翻转调姿机构多目标拓扑优化设计及分析

发布时间：2020-08-23 12:44

【摘要】：多自由度航天装配平台具有较高的数字化和自动化程度,正在逐渐改变传统的装配思想,提高产品的装配效率。市场对某航天发动机的装配工艺提出要求,本文拟设计翻转调姿机构多自由度装配平台以满足市场要求。为实现结构高强度、轻量化等设计要求,本文结合当前设计领域的研究热点拓扑优化,对翻转调姿机构的核心零件翻转臂进行多目标拓扑优化设计,在此基础上完成翻转调姿机构整体的工程设计、选型、校核工作。翻转调姿机构能够更安全高效地解决某航天发动机装配工艺中的装配问题,所应用的多目标耦合拓扑优化设计方法可推广至其它板壳零部件的结构优化设计中。本文首先分析了拓扑优化的一般流程和常用理论方法,选取变密度法作为常规单目标拓扑优化的分析方法。为实现翻转臂的多目标耦合拓扑优化设计,将灰色关联分析、折衷规划法与变密度法结合,提出客观综合多目标拓扑优化法以解决翻转臂优化设计这一难点。然后,建立翻转臂的有限元模型,对翻转臂有限元模型进行单目标拓扑优化以获取多目标优化函数的基础数据,利用客观综合多目标拓扑优化法建立并求解综合目标函数,依据结果中的有限元拓扑图对翻转臂进行结构再设计。在翻转臂拓扑优化设计基础上,依次对翻转调姿机构的其余调姿模块展开设计工作,并对传动系统进行设计校核。最后,对优化前后的翻转臂依次进行有限元仿真,对比结果以验证多目标拓扑优化设计的合理性。对优化后的翻转臂进行抗冲击、振动仿真分析,以检验结构的薄弱环节。对关键的升降模块进行动态接触力分析,以验证导轨滑块动态接触力的可靠性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V465
【图文】：

图 1-1 立柱式装配车架装配设备：在应用吊车式装配设备进行吊装可靠性和准确度较差。除此之外，吊车式员与起吊机的协调性对装配过程有很大的神压力大、疲劳感强，容易产生操作失误[

图 1-1 立柱式装配车架装配设备：在应用吊车式装配设备进行吊装的可靠性和准确度较差。除此之外，吊车式人员与起吊机的协调性对装配过程有很大的神压力大、疲劳感强，容易产生操作失误[8]

图 1-3 上部轨道吊装系统井装配：传统的装配选用装配车架进行装配，这，而且对操作人员上下进入工装而言劳动强度大。中，装配区域的高度可以降低,工人可以方便的尽管应用装配井装配有不少优点，但本课题由于造。由度工装设备装配：装配架等操作工装的部件、组发动机，装配工人有时会在极不舒服的姿势下完成装，如图 1-4 所示的升降设备，可以满足操作工完成大多数操作，有利于减轻工人的劳动强度。但度单一、工作空间小、特殊设备之间的对接通用

【参考文献】

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本文编号：2801540