机身自动制孔设备的虚拟设计与仿真分析

摘要

柔性轨道(FlexibleTrack)自动制孔设备具有高度便携和模块化的特性，自动化程度较高，能够满足飞机高效率、低成本的自动制孔要求，柔性轨道自动制孔系统在国外飞机装配中得到了大量的应用。然而目前国内飞机装配还主要依赖于手工制孔，制孔效率低、废孔率高、成本高。因此，对于柔性轨道自动制孔设备的研究是十分必要的。
　　论文主要工作为:
　　(1)本文在分析研究国外现有柔性轨道自动制孔设备的基础上，提出了较为具体的系统方案，对机身自动制孔设备的安装与操作过程进行了说明，应某型飞机装配需要对设备进行了结构设计，并且通过Pro/E软件建立了自动制孔设备的三维模型;
　　(2)运用虚拟样机技术，在机构模块定义了运动副，仿真设备的制孔过程;在虚拟样机的基础上，基于ADAMS软件对设备的A轴摆角机构进行了运动学和动力学仿真分析，确定其各个部件的运动行程，并得到了该机构所需的驱动扭矩和制动扭矩;
　　(3)利用ANSYS软件对制孔设备的重要部件进行了有限元分析，得到了A轴摆角机构、支撑架和车架的应力、应变云图;
　　(4)最后，根据机身自动制孔设备的特点设计了其制孔工艺流程图，为其选择了控制系统，并对控制系统软件方案进行了说明，解决了制孔定位问题。
　　经过分析结果表明，本文设计的制孔设备结构合理，运动特性、强度和刚度均满足设计和工作要求，为柔性制孔设备的后续研究提供了一定理论基础，对设备的实际应用也有较强的指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 飞机柔性装配技术

1．3 机身自动制孔技术的发展与应用

1．3．1 国外发展与应用

1．3．2 国内发展与应用

1．4 本文主要研究内窖

2 机身自动制孔设备的结构设计

2．1 机身自动制孔设备总体方案设计

2．1．1 制孔设备的工作对象

2．1．2 总体方案设计

2．1．3 末端执行器钻削力计算

2．2 支撑轨道设计

2．2．1 轨道组成

2．2．2 轨道计算

2．2．3 真空吸盘结构设计

2．3 行走小车总体结构设计

2．3．1 行走小车运动自由度设计

2．3．2 行走小车驱动及制动设计

2．3．3 末端执行器结构设计

2．4 设备安装与调试

2．5 本章小结

3 机身自动制孔设备的虚拟设计与仿真

3．1 虚拟样机技术概述

3．1．1 虚拟样机技术定义及特点

3．1．2 虚拟样机技术的应用

3．2 机身自动制孔设备三维建模

3．2．1 Pro／Engineer软件简介

3．2．2 基于Pro／Engineer实体建模与装配

3．3 A轴摆角机构运动学与动力学仿真

3．3．1 ADAMS软件简介

3．3．2 ADAMS分析求解原理

3．3．3 A轴摆角机构运动学分析

3．3．4 A轴摆角机构动力学分析

3．4 本章小结

4 机身自动制孔设备的有限元分析

4．1 有限元法及ANSYS概述

4．1．1 发展与现状

4．1．2 有限元分析的基本步骤

4．2 A轴摆角机构与支撑架强度和刚度分析

4．2．1 边界约束与载荷的确定

4．2．2 A轴摆角机构与支撑架有限元分析

4．3 行走小车车架的静力学分析

4．3．1 几何模型的建立

4．3．2 载荷和约束的确定

4．3．3 车架有限元分析前处理

4．3．4 运行结果及分析

4．4 本章小结

5 机身自动制孔设备的控制方案设计

5．1 控制系统总体结构

5．2 控制系统软件方案

5．3 孔位确定

5．4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录