翼身對接柔性自動調(diào)姿機構(gòu)

戰(zhàn)鑫銘

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

關(guān)鍵詞： 翼身對接;柔性自動調(diào)姿機構(gòu)

1.柔性自動定位器設(shè)計

柔性自動定位器由伸縮柱、驅(qū)動滑塊和底座等零部件組成。伸縮柱由伺服電機、減速器、滾珠絲杠、伸縮桿、光柵尺、柔性工藝接頭等組成;驅(qū)動滑塊分為中間層滑塊和底層滑塊，驅(qū)動滑塊由伺服電機、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，可將柔性自動定位器與不同形狀和尺寸的大部件相連接，從而使自動定位器具有較好的柔性。柔性自動定位器結(jié)構(gòu)簡單、強度和剛度易保證，且傳動環(huán)節(jié)少、精度易保證。為滿足不同大部件對接驅(qū)動要求，應(yīng)合理安排柔性自動定位器驅(qū)動數(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，稱這類定位器為三驅(qū)動柔性自動定位器;如定位器任意兩方向有驅(qū)動，另外一方向無驅(qū)動，其運動為隨動方式，稱這類定位器為兩驅(qū)動柔性自動定位器;如定位器只有某一方向有驅(qū)動，另兩方向均無驅(qū)動，為隨動方式，稱這類定位器為單驅(qū)動柔性自動定位器;如定位器三方向均無驅(qū)動，稱這類定位器為隨動柔性定位器。

2.柔性自動定位器組構(gòu)建

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

3.機翼3-2-1柔性自動調(diào)姿機構(gòu)構(gòu)建

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

（1）3-s-v柔性調(diào)姿自動機構(gòu)

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

（2）xyz-yz-z 柔性自動調(diào)姿機構(gòu)

如果對接面（s）與全局坐標系yz 面平行，插入方向與坐標軸x 平行，即底層滑塊、中間層滑塊、伸縮柱驅(qū)動方向分別與g x 、g y 、g z 坐標軸平行，稱該類柔性自動調(diào)姿機構(gòu)為xyz-yz-z柔性自動調(diào)姿機構(gòu)。

結(jié)論

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

參考文獻

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

[2]黃翔， 方偉， 李瀧杲. 中機身位置和姿態(tài)調(diào)整及其跟蹤測量[J]， 機械科學(xué)與技術(shù).