面向飞机装配的轻型自主爬行钻铆系统

发布时间：2017-10-20 19:36

  本文关键词：面向飞机装配的轻型自主爬行钻铆系统

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【摘要】：随着我国大飞机项目的不断推进,机身大部件对接对缝处的制孔铆接任务对飞机装配技术提出了新的需求,传统的飞机装配方式已不能满足其装配要求。为此,本文以系统轻量化、模块化、柔性化为设计导向,并结合系统的功能及技术指标要求,对轻型自主爬行钻铆系统的结构及控制技术展开了研究,实现了对移动平台与钻铆执行器的一体化协同控制,解决了机身大部件对接装配的技术难题。全文主要研究内容如下:(1)分析了系统的功能需求,提出了不同调姿方式下的两种移动平台结构形式,并对钻铆执行器功能模块进行了详细介绍,形成了最终的钻铆系统结构方案,阐述了系统的组成及工作流程规划,并对集成控制系统方案展开了研究。(2)根据系统具体的技术指标对移动平台及钻铆执行器的各功能模块进行了详细结构设计,并通过理论计算与有限元仿真验证相结合的方式对关键部件进行了轻量化设计。(3)介绍了集成控制系统的整体架构,确定了移动平台的伺服控制方法,提出了单电机及多轴协同的控制策略,并对真空回路的安全控制机制进行了设计,同时结合控制器端子对钻铆执行器的电气控制进行了详细研究。(4)针对钻铆系统试验需求提出了试验方案,完成了系统的运动仿真并对存在的干涉提出了解决措施,设计并搭建了吸盘稳定吸附试验平台,试验结果表明吸盘的吸附可靠性能够满足钻铆系统安全作业。
【关键词】：飞机装配 自主多足移动平台 多功能钻铆执行器 轻量化 多轴协同
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 选题意义与课题来源14-15
• 1.3 国内外研究现状分析15-20
• 1.3.1 国外研究现状分析15-18
• 1.3.2 国内研究现状分析18-20
• 1.4 论文章节安排20-22
• 第二章 系统需求分析与总体方案设计22-36
• 2.1 系统需求分析22-23
• 2.2 系统总体结构设计方案23-31
• 2.2.1 总体方案设计23-24
• 2.2.2 自主多足移动平台设计方案24-29
• 2.2.3 多功能钻铆执行器设计方案29-30
• 2.2.4 总体结构方案30-31
• 2.3 系统工作流程分析31-32
• 2.4 集成控制系统设计方案32-35
• 2.4.1 系统硬件总体框架32-33
• 2.4.2 爬行钻铆集成控制系统方案33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 系统结构设计与优化分析36-59
• 3.1 总体结构设计36-37
• 3.2 自主多足移动平台详细结构设计37-45
• 3.2.1 外部框架结构设计37-39
• 3.2.2 腿部结构设计39-44
• 3.2.2.1 结构分类及关键零部件设计39-41
• 3.2.2.2 真空吸盘的选型与校核41-44
• 3.2.3 刀库结构设计44
• 3.2.4 平台结构参数44-45
• 3.2.5 移动平台集成结构45
• 3.3 多功能钻铆执行器详细结构设计45-49
• 3.3.1 制孔锪窝模块45-46
• 3.3.2 插钉、铆接模块46-47
• 3.3.3 压力脚压紧模块47-48
• 3.3.4 传感器检测模块48-49
• 3.3.5 钻铆执行器集成结构49
• 3.4 钻铆系统结构优化设计49-58
• 3.4.1 结构布局优化49-50
• 3.4.2 关键结构轻量化设计50-57
• 3.4.2.1 侧挂行走状态51-52
• 3.4.2.2 倒挂制孔状态52-54
• 3.4.2.3 有限元仿真验证54-55
• 3.4.2.4 框架外形尺寸确定55-57
• 3.4.3 优化结果57-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 轻型自主爬行钻铆集成控制系统设计59-78
• 4.1 钻铆系统集成控制技术59-62
• 4.1.1 集成控制系统整体架构59-60
• 4.1.2 系统整体运行时序设计60-61
• 4.1.3 系统整体通信架构设计61-62
• 4.2 自主多足移动平台控制技术62-66
• 4.2.1 移动平台控制流程62-63
• 4.2.2 移动平台伺服控制设计63-64
• 4.2.3 真空回路可靠控制技术64-66
• 4.2.3.1 气动回路原理64-65
• 4.2.3.2 气动回路逻辑控制65-66
• 4.3 多功能钻铆执行器控制技术66-71
• 4.3.1 执行器控制流程66
• 4.3.2 执行器电气控制66-71
• 4.4 关键伺服控制技术研究71-77
• 4.4.1 单电机伺服控制策略71-73
• 4.4.2 多轴协同伺服控制策略73-75
• 4.4.3 基于MATLAB的移动平台仿真75-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第五章 钻铆系统运动仿真及试验研究78-90
• 5.1 系统试验方案设计78-79
• 5.2 钻铆系统运动仿真79-82
• 5.3 吸盘安全吸附试验研究82-89
• 5.3.1 试验平台设计与搭建82-83
• 5.3.2 真空吸盘负载能力试验83-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 研究总结90-91
• 6.2 后续展望91-92
• 参考文献92-95
• 致谢95-96
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文96

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本文编号：1068966