翼身對(duì)接柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)

戰(zhàn)鑫銘

摘 要： 飛機(jī)裝配在飛機(jī)制造過程中占有重要的地位，是飛機(jī)制造的關(guān)鍵和核心技術(shù)。柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)是翼身支撐和定位單元，是翼身自動(dòng)化對(duì)接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文提出了一種柔性自動(dòng)定位器的結(jié)構(gòu)以及各定位器之間通過聯(lián)動(dòng)控制，以預(yù)定的方式準(zhǔn)確、平穩(wěn)地操縱翼身，共同完成翼身的位姿調(diào)整，實(shí)現(xiàn)翼身自動(dòng)對(duì)接的方案。

關(guān)鍵詞： 翼身對(duì)接;柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)

1.柔性自動(dòng)定位器設(shè)計(jì)

柔性自動(dòng)定位器由伸縮柱、驅(qū)動(dòng)滑塊和底座等零部件組成。伸縮柱由伺服電機(jī)、減速器、滾珠絲杠、伸縮桿、光柵尺、柔性工藝接頭等組成;驅(qū)動(dòng)滑塊分為中間層滑塊和底層滑塊，驅(qū)動(dòng)滑塊由伺服電機(jī)、減速器、滾珠絲杠、光柵尺、滑塊等組成。柔性工藝接頭由工藝球頭、工藝接頭封蓋及工藝接頭座等組成。通過改變?nèi)嵝怨に嚱宇^的接頭形式和布設(shè)位置，可將柔性自動(dòng)定位器與不同形狀和尺寸的大部件相連接，從而使自動(dòng)定位器具有較好的柔性。柔性自動(dòng)定位器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度和剛度易保證，且傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、精度易保證。為滿足不同大部件對(duì)接驅(qū)動(dòng)要求，應(yīng)合理安排柔性自動(dòng)定位器驅(qū)動(dòng)數(shù)，定位器的伸縮柱，中間層滑塊，底層滑塊三方向均有驅(qū)動(dòng)，稱這類定位器為三驅(qū)動(dòng)柔性自動(dòng)定位器;如定位器任意兩方向有驅(qū)動(dòng)，另外一方向無(wú)驅(qū)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)為隨動(dòng)方式，稱這類定位器為兩驅(qū)動(dòng)柔性自動(dòng)定位器;如定位器只有某一方向有驅(qū)動(dòng)，另兩方向均無(wú)驅(qū)動(dòng)，為隨動(dòng)方式，稱這類定位器為單驅(qū)動(dòng)柔性自動(dòng)定位器;如定位器三方向均無(wú)驅(qū)動(dòng)，稱這類定位器為隨動(dòng)柔性定位器。

2.柔性自動(dòng)定位器組構(gòu)建

中機(jī)身為筒狀結(jié)構(gòu)，不能與的柔性自動(dòng)定位器直接相連，需組建有較大接觸面的定位器。托架式柔性自動(dòng)定位器組結(jié)構(gòu)原理圖，該定位器組由兩個(gè)柔性自動(dòng)定位器和保型架等部件組成，保型架增大了接觸面積，可較好避免中機(jī)身受力變形。中機(jī)身通過鉤頭螺栓固定在托架上，由兩個(gè)定柔性自動(dòng)位器組組成中機(jī)身柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)，中機(jī)身位姿調(diào)整由兩個(gè)定位器組協(xié)作完成。通過設(shè)計(jì)不同形狀、尺寸的托架，中機(jī)身調(diào)姿機(jī)構(gòu)可對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)中機(jī)身的位姿進(jìn)行調(diào)整，具有較好的柔性調(diào)姿能力。

3.機(jī)翼3-2-1柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)構(gòu)建

機(jī)翼翼展長(zhǎng)、外形為復(fù)雜曲面，為此，將三個(gè)柔性自動(dòng)定位器通過工藝接頭與機(jī)翼相連接，構(gòu)成機(jī)翼調(diào)姿機(jī)構(gòu)。其中一定位器為三驅(qū)動(dòng)定位器，另一定位器為兩驅(qū)動(dòng)定位器，第三個(gè)定位器為單驅(qū)動(dòng)定位器。依據(jù)定位器驅(qū)動(dòng)分布，將這類調(diào)姿機(jī)構(gòu)稱為3-2-1柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)。依據(jù)定位器驅(qū)動(dòng)方向與全局坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的位置關(guān)系，將3-2-1柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)分為3-s-v柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)和xyz-yz-z柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)兩類。針對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)的機(jī)翼，設(shè)計(jì)不同尺寸的工藝接頭，并依據(jù)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)合理布設(shè)定位器的位置，使得調(diào)姿機(jī)構(gòu)可完成不同型號(hào)飛機(jī)機(jī)翼的位姿調(diào)整。

（1）3-s-v柔性調(diào)姿自動(dòng)機(jī)構(gòu)

定位器1為三驅(qū)動(dòng)定位器，伸縮柱和中間層滑塊的運(yùn)動(dòng)方向矢量構(gòu)成的平面與對(duì)接面（s）平行，底層滑塊運(yùn)動(dòng)方向與插入方向（v）平行。定位器2為兩驅(qū)動(dòng)柔性定位器，伸縮柱和中間層滑塊的運(yùn)動(dòng)方向矢量構(gòu)成的平面也與對(duì)接面（s）平行，底層滑塊隨動(dòng)，隨動(dòng)方向與插入方向平行。定位器3為單驅(qū)動(dòng)柔性自動(dòng)定位器，在伸縮柱方向可調(diào)，中間層滑塊和底層滑塊均隨動(dòng)。翼身對(duì)合前，機(jī)翼位姿除插入方向外均已調(diào)整到位，翼身對(duì)合過程中，機(jī)翼調(diào)姿機(jī)構(gòu)僅驅(qū)動(dòng)機(jī)翼沿插入方向運(yùn)動(dòng)，3-s-v柔性調(diào)姿自動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了插入運(yùn)動(dòng)解耦，保證插入運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度。

（2）xyz-yz-z 柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)

如果對(duì)接面（s）與全局坐標(biāo)系yz 面平行，插入方向與坐標(biāo)軸x 平行，即底層滑塊、中間層滑塊、伸縮柱驅(qū)動(dòng)方向分別與g x 、g y 、g z 坐標(biāo)軸平行，稱該類柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)為xyz-yz-z柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)。

結(jié)論

本文研究了翼身柔性自動(dòng)調(diào)姿定位器結(jié)構(gòu)，定位器由伸縮柱、驅(qū)動(dòng)滑塊和底座等零部件組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝及驅(qū)動(dòng)精度易保證。針對(duì)機(jī)翼尺寸大、外形復(fù)雜的特點(diǎn)，提出了機(jī)翼3-2-1 六自由度柔性自動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有工作空間大、調(diào)姿部件大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較好的柔性、布局開敞性好和易于安裝和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱永國(guó)， 黃翔， 方偉， 李瀧杲. 機(jī)身自動(dòng)調(diào)姿方法及誤差分析. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)[J]，2011， 43（2）： 230-234.

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