面向飞机装配的轻型自主爬行钻铆系统

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1、中图分类号：V262.4论文编号：102870515-S215学科分类号：082503硕士学位论文面向飞机装配的轻型自主爬行钻铆系统研究生姓名韩锋学科、专业航空宇航制造工程研究方向数字化设计与制造指导教师田威副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringLightweightAuto-crawlingDrilling&Rive

2、tingSystemforAircraftAssemblyAThesisinAeronauticalandAstronauticalManufacturingEngineeringbyHanFengAdvisedbyAssociateProfessor.TianWeiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加

3、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：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

4、，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

5、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iABSTRACTWiththecontinuousprogressofthelargeaircraftproject,thetra

6、ditionalmethodfordrillingandfasteningtheabutmentsofthelargepartscouldnotfulfilltherequirementoftheaircraftassembly,sotheneedforanewwayisputforward.Tocounterthisproblem,thestructureandthecontroltechnologyofanautomaticcrawlingroboticdrillingandfasteningsystemisstudied,which

7、isguidedbythedesignprincipleoflight-weight,modularization,flexibility,andcombinedwiththerequirementfromthefunctionandtechnologyofthesystem.Theintegratedcontrolsystemforthemobileplatformandthedrillingandfasteningmachineisalsorealized.Thestudy,whichcouldsolvetheprobleminthe

8、aircraftassemblyarea,isillustratedbythispaperinthefollowingaspects:(1)Therequirementfromthefunct