典型精密结构体制造特性对其力学性能的影响研究

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1、中图分类号：TH161+.12UDC分类号：621典型精密结构体制造特性对其力学性能的影响研究作者姓名于洋学院名称机械与车辆学院指导教师张之敬教授答辩委员会主席王西彬教授申请学位工学硕士学科专业航空宇航科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheStudyofEffectofManufacturingCharacteristicsontheStressofTypicalPreciseStructuresCandidateName:YangYuSchoolorDepartment:M

2、echanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.ZhijingZhangChairThesisCommittee:Prof.XinbinWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:AerospaceScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导

3、下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：于洋日期：2015.01.22北京理工大学硕士学位论文摘要微小型精密机械系统的装配技术是微小型精密机械制造技术研究领域的一个热点，其技术水平直接影响到武器系统微小型化的研究进展。我国航空航天、兵器、民用领域常用的

4、惯性陀螺、精密钟表机构等精密机械系统的装配质量和精度的预测与控制问题，一直是精密/超精密制造技术的瓶颈问题，常常会出现所有的零件加工精度都满足设计要求，但装配后精度和稳定性却不高的现象。系统的精度与稳定性很大程度上受零组件装配后应力状态的影响。本文以两个典型精密机械系统装配组件为研究对象，从零件表面形状误差理论建模入手，然后采用逆向工程技术构建带有制造特性的零件三维实体模型，定量分析零部件形位误差等制造特性对微靶装配和陀螺装配的装配精度和力学性能影响机理，为建立精密结构体零组件制造特性与装配精度的定量关

5、系模型奠定了基础。本文首先论述了两个典型精密结构体零组件制造特性对其应力状态影响的研究背景与研究意义，然后就国内外相关领域的研究现状与方法进行了综述与总结。自行搭建了一套高精度对位检测实验平台，开展了如下研究：（1）首先以平面形状误差为研究对象，开展了平面形状误差建模理论研究。其次，实际装配物体不仅包括平面，还包括曲面，由此实体化形成零件三维实体模型。因此从另一种角度，运用逆向工程技术，构建了两个带有制造特性的典型精密结构体三维实体模型。鉴于研究对象（包括硅臂与铝套筒装配、马达轴在框架上装配）零件的材料

6、、结构和装配形式，设计了不同的零件测量形式和零件逆向建模方法，取得了实际的效果，对带有制造特性的不同结构特点零件建模提供了思路和方法。同时为后文零件应力特性的数值仿真分析奠定了基础。（2）研究了惯性约束核聚变用微靶装配的重要部件硅臂与铝套筒装配中，硅臂加工误差对硅臂不同卡爪强度刚度的影响研究。基于硅臂加工样本零件构建技术，展开有限元分析研究，并自主搭建高精度对位检测实验平台进行硅臂卡爪刚度测量，并对实验数据进行统计处理。实验与仿真相结合进行加工误差对装配精度的影响分析，为装配误差理论与应力场分析基础上的

7、装配工艺理论和装配工艺优化方法的提出奠定了基础。（3）研究了影响陀螺仪运行精度的关键部件马达轴在框架上装配中，不同零件的制造特性及各特性耦合对装配体力学特性的影响。通过有限元法从形位误差和装配力两个角度研究制造特性对其应力状态和装配精度的影响，分别构建了陀螺框架、I北京理工大学硕士学位论文压块的形位误差，与基于逆向工程技术构建的马达轴模型进行装配分析，获得不同制造特性对装配部件应力状态的影响情况。关键词：精密结构体；三浮陀螺仪；形位误差；制造特性；应力状态II北京理工大学硕士学位论文AbstractTh

8、eprecisemicromechanicalassemblytechnologyisahotareaintheresearchofprecisemicromechanicsmanufacturing,andthestudylevelcanaffecttheminiaturizationprogressofweaponsystemdirectly.Thepredictionandcontrolofassemblyqualityandprec