慣性導航系統(tǒng)分析講解

Xi'anAeronauticalUniversity西安航空學院

本科畢業(yè)設計（論文）sis題目：某型飛機翼肋中段裝配型架設計與裝配工藝仿真學院:飛行器學院專業(yè)：學號：學生姓名：指導教師:二0一六年六月一日學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權西安航空學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名：日期：年月日導師簽名:日期：年月日導師簽名:某型飛機翼肋中段裝配型架設計與裝配工藝仿真摘要：飛機裝配型架是飛機裝配過程中的生產(chǎn)工藝裝備，其主要功用是保證產(chǎn)品準確度與互換性，提高勞動生產(chǎn)率和減輕工人勞動強度，減少生產(chǎn)所需成本［1］。裝配型架結構的設計是否合理，不僅影響到裝配型架本身制造過程中的工作量大小、制造周期的長短、生產(chǎn)成本的高低，還對裝配過程中各工件的對接、配合尺寸的協(xié)調一致，對飛機裝配的互換協(xié)調性、制造質量和進度有很大影響，從而直接影響到整個飛機的制造周期。本文通過對翼肋中段組合件的結構及工藝性進行分析，編制相應的裝配工藝規(guī)程，根據(jù)翼肋中段組合件的裝配工藝特點設計了對應的裝配型架，最后結合翼肋中段組合件的結構特點，根據(jù)設計的裝配工藝規(guī)程，利用三維設計軟件UG對翼肋中段組合件及裝配型架組件進行建模，并對其裝配過程進行了仿真模擬。關鍵字：翼肋中段；裝配型架；仿真模擬TheMiddleWingRibofAnAircraftFrameAssemblyDesign

andAssemblyProcessSimulationAbstract：Aircraftassemblyfixturesaircraftassemblyprocessproductiontechnologyandequipment,anditsmainfunctionistoensureproductaccuracyandinterchangeability,improvelaborproductivityandreducelaborintensityandreducetherequiredproductioncosts.Assembly-framestructuredesignisreasonable,notonlyaffecttheassemblyjigmanufacturingprocessitselfworkloadsize,length,lowproductioncostmanufacturingcycle,butalsototheassemblyprocessofeachworkpiecedocking,coordinatedwiththesize,coordinationofexchangeofaircraftassembly,manufacturingqualityandprogresshaveasignificantimpact,whichdirectlyaffectthemanufacturingcycleoftheaircraft.Basedonthestructureandprocessoftheribinthemiddleassemblyforanalysis,preparationofthecorrespondingassemblyprocessplanning,accordingtotheassemblyprocesscharacteristicsribmiddleassemblydesignedcorrespondingassemblyjig.Finallyribsmiddleoftheassemblystructurecharacteristics,accordingtotheassemblyprocessplanning,theuseofthree-dimensionaldesignsoftwareUGmiddleoftheribassemblyandassembly-typeframeassemblymodelingandsimulationsimulateitsassemblyprocess.KeyWords：Middlerib；AssemblyJig；SimulationTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論1\o"CurrentDocument"1.1課題研究的背景及意義1\o"CurrentDocument"1.2國內外研究情況1\o"CurrentDocument"1.3本文的主要內容以及課題研究方法1\o"CurrentDocument"2飛機結構分解3\o"CurrentDocument"2.1飛機結構大部件分解3\o"CurrentDocument"2.2機翼結構分解3\o"CurrentDocument"2.3翼肋結構分解53翼肋中段結構工藝性分析錯誤！未定義書簽。4編制翼肋中段裝配工藝規(guī)程錯誤！未定義書簽。5裝配型架設計錯誤！未定義書簽。5.1裝配型架的結構、功用及技術要求錯誤！未定義書簽。5.2型架骨架的選擇錯誤！未定義書簽。5.3型架的支承形式錯誤！未定義書簽。5.4型架定位夾緊件的選擇錯誤！未定義書簽。5.5裝配基準與裝配定位的選擇錯誤！未定義書簽。5.6裝配體在型架中的放置狀態(tài)錯誤！未定義書簽。5.7裝配體的出架方式選擇錯誤！未定義書簽。5.8裝配型架的安裝及檢查錯誤！未定義書簽。6翼肋中段組合件及其裝配型架的建模錯誤！未定義書簽。6.1翼肋中段裝配體的建模錯誤！未定義書簽。6.1.1翼肋中段腹板的建模錯誤！未定義書簽。6.1.2緣條的建模錯誤！未定義書簽。6.2翼肋中段裝配型架建模錯誤！未定義書簽。6.2.1翼肋中段裝配型架骨架支承建模錯誤！未定義書簽。6.2.2螺旋杠桿式定位夾緊件建模錯誤！未定義書簽。6.2.3框架的建模錯誤！未定義書簽。6.2.4螺釘及定位銷建模錯誤！未定義書簽。6.2.5裝配型架的裝配錯誤！未定義書簽。7翼肋中段裝配工藝仿真錯誤！未定義書簽。7.1飛機裝配仿真技術錯誤！未定義書簽。7.2翼肋中段組合件裝配仿真錯誤！未定義書簽。8總結6參考文獻71緒論1.1課題研究的背景及意義飛機是最常見的飛行器，在人們的日常生活中扮演著相當重要的角色。飛機機體的主要組成部分有機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置等，各部件又由更小的裝配單元裝配而成。機翼是飛機升力產(chǎn)生的主要來源，機翼結構可分解為翼梁、縱檣、翼肋、長桁、對接接頭和蒙皮等部分。翼肋在機翼結構中的主要作用用來維持翼面形狀和提高蒙皮、長桁承壓的能力。翼肋中段組合件的裝配在飛機機翼的裝配過程中有相當重要的地位。飛機裝配型架是飛機裝配過程中的專用工藝裝備，對飛機裝配的互換協(xié)調性、制造質量和進度有很大的影響［1］。結構設計合理的裝配型架能讓工作者處于良好的工作環(huán)境，使他們方便、準確的工作，從而使飛機裝配的工作周期縮短，裝配效率提高。本文通過對翼肋中段的結構及工藝特性進行分析，根據(jù)其結構特點以及結構特性設計了翼肋中段裝配型架結構，利用三維設計軟件進行建模及仿真，從而實現(xiàn)裝配型架的計算機輔助設計。1.2國內外研究情況我國航空工業(yè)主要沿襲前蘇聯(lián)的組織生產(chǎn)模式，飛機裝配也不例外［1］。裝配型架傳統(tǒng)的設計方法一般是通過設計人員手工繪圖來進行的，所以對設計人員的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，而且傳統(tǒng)的設計方法使得型架設計的質量難以得到保證，而且培養(yǎng)一個成熟的型架工藝設計人員需要較長的周期。從裝配型架整體方案的制定，總圖、零件圖的繪制到技術文檔的編制都需要花費較長的時間，這使得型架設計成為飛機生產(chǎn)裝配工作中的難關。在型架剛開始設計時很難判斷方案是否符合實際生產(chǎn)工作的需求，所以在生產(chǎn)制造過程中很容出現(xiàn)返工的情況，從而重新設計和制造裝配型架。我國如今在型架的快速設計方面已經(jīng)有了一定的研究，基本實現(xiàn)了無紙化設計，但是數(shù)字化裝配還停留在研制階段，需要進一步的研究［2］。發(fā)達國家在20世紀六七十年代就已經(jīng)開始研究數(shù)字化設計和制造技術在航空領域的應用。其中，CATIA已成為各個國家航空工業(yè)標準的CAD軟件系統(tǒng)。其供應商達索公司還可以根據(jù)用戶的需求提供高度個性化的服務，提供開發(fā)的軟件培訓模塊，以及專用的軟件平臺特定的用戶。波音，空客等航空企業(yè)都在數(shù)字化設計中投入大量資金和科研生產(chǎn)，并取得了顯著的技術進步和經(jīng)濟效益，市場效率和企業(yè)的整體效率都有所提高。由于上述技術的使用和不斷進步，使得新型飛機的研制費用和周期都大幅度減少，但是空客等公司在進行智能工裝設計的方面很少對外公布，所以這部分的資料近乎為零⑶。1.3本文的主要內容以及課題研究方法本文中將飛機整體結構進行工藝分解，主要對某型飛機翼肋中段組合件的結構特點以及裝配工藝進行分析，編制相對應的裝配工藝規(guī)程，根據(jù)裝配工藝規(guī)程設計其相對應的裝配型架；本文內容主要涉及三方面，一為翼肋中段組合件的結構特點，二為翼肋中段組合件裝配型架設計，三為翼肋中段組合件與裝配型架裝配工藝仿真。從第二章開始具體剖析飛機機翼的結構組成，并著重分析翼肋中段組合件的結構特點；第三章開始闡述翼肋中段組合件的工藝性分析；第四章編制了相應的裝配工藝規(guī)程；第五章對裝配型架進行設計；第六章利用UG軟件對翼肋中段組合件及裝配型架各組件進行建模；第七章使用UG軟件對翼肋中段組合件的裝配工藝過程進行了仿真模擬。2飛機結構分解2.1飛機結構大部件分解一般飛機先由零件組裝成結構比較簡單的組合件和板件，然后依次裝配成結構較為復雜的段件和部件，最后將各部件進行總裝構成整架飛機囹。根據(jù)飛機使用、維護以及生產(chǎn)工藝上的要求，整架飛機的機體可分解成許多大小不同的裝配單元囹。如某型飛機的部件包括前機身、后機身、機翼、襟翼、副翼、水平尾翼、垂直安定面、方向舵、前起落架和主起落架等，如圖2-1所示為某型飛機大部件分解示意圖。有些部件由于生產(chǎn)工藝需要將其分解為段件，有的段件還需要再分解成板件⑸。圖2-1某型飛機大部件分解示意圖1-前機身2-后機身3-機翼4-襟翼5-副翼6-水平尾翼7-垂直安定面8-方向舵9-前起落架10-主起落架由于部件功能上有所不同，因此會有不同的結構，如機翼和機身功能不同，所以就將它們設計成兩個分開的部件；由于發(fā)動機一般都安裝在機身之內，所以為了便于更換、維護及修理發(fā)動機，就把機身結構設計為前半段和后半段；舵面相對于固定翼面需要做相對運動，因此將其設計為單獨部件。另外因使用上的需要，在某些部位需要設計由可卸件，以便于維護、檢查及裝填用，如各種檢查、裝填艙口等⑹。2.2機翼結構分解機翼是飛機的重要部件之一，結構上與機身相連。其主要作用是產(chǎn)生升力，還起到一定的穩(wěn)定飛行姿態(tài)和操縱飛行方向的作用。在機翼內不但可以設置彈藥倉與油箱，而且在飛行過程中還可以收藏起落架。此外，在機翼上還裝有改善起飛和著陸時性能的襟翼和用于飛機橫向操縱的副翼，有時還在機翼前緣設置有縫翼等增加升力的裝置⑺。由于飛機是在空中飛行的，因此在很多方面的要求與普通機械相比就有著很大的不同。飛機的各個組成部分要求在能夠滿足結構強度和剛度的情況下要求盡可能的輕，機翼當然也不例外，而且機翼是產(chǎn)生升力的主要部件。一般情況下，飛機的發(fā)動機在機翼上或機翼下安裝，因此機翼就需要承受比較大的載荷，此時機翼也就需要有更好的結構強度來承受這巨大的載荷，同時也要求材料提供較大的剛度來確保機翼在受到巨大載荷的作用下不會產(chǎn)生大的變形。機翼在結構上由翼梁、縱檣、翼肋、長桁、對接接頭和蒙皮組成［8］。如圖2-2所示：圖2-2機翼結構分解圖1一翼梁2一前縱墻3一后縱墻4一普通翼肋5一加強翼肋

6—對接接頭7—蒙皮8—長桁翼梁包括主梁、前梁、前墻和后墻。主梁由銘錳硅鎳合金鋼軋制件軋制而成，為工字形變截面梁，是機翼結構的主要承力構件，它承受機翼結構上全部或大部分彎矩和剪力。前梁由根、中、梢部三段組成，也是機翼的主要承力構件之一，與主梁一樣由格錳硅鎳合金鋼軋制成，為工字形變截面梁；前墻用來加強機翼前緣，截面為槽形，分為兩段前半段由硬鋁型材制成，后半段由硬鋁板材制成；后墻處參與受力外，還用來安裝襟翼和副翼凹?？v檣在結構上與翼梁相似，根部與其他部分通過鉸接的連接方式連接。縱檣基本不承受彎矩，腹板承受剪力并傳遞到接頭上，當其與蒙皮連接在一起以后就需要承受來自于翼面上的扭矩。此外縱墻對蒙皮有一定的支持作用，并提高蒙皮的承受載荷的能力?？拷鼨C翼后緣的縱檣還可以連接上襟翼和副翼。長桁是機翼的縱向構件，其材料一般為鋁合金，外形通過工具彎制而成，與蒙皮的內面接觸并鉚接在一起，來支撐蒙皮以達到提高其承載能力的目的，并能把蒙皮所承受的部分氣動力載荷傳遞給翼肋。翼肋最主要的作用就是是保持機翼的截面外形，提高蒙皮和長桁的承載能力。某些加強翼肋可以起到傳遞扭矩的作用。蒙皮在機翼上的主要作用是構成機翼的外部形狀，有時蒙皮可能還會承受部分的的彎矩和扭矩。機翼蒙皮一般由超硬鋁制成，厚度為1.5?2.5mm。2.3翼肋結構分解翼肋的主要作用維持機翼的正常截面形狀，提高蒙皮、長桁在受到外部壓力時的穩(wěn)定性。某些加強翼肋在受力中能起到傳遞部分扭矩的作用。翼肋根據(jù)其作用的不同可以分為：普通翼肋和加強翼肋兩種。普通翼肋的功用是：構成機翼并使其保持規(guī)定的翼面外形；翼肋把蒙皮和桁條傳遞到自身的局部空氣動力傳遞到翼梁腹板上，并把由于部分空氣動力而產(chǎn)生的扭矩通過鉚釘再傳遞到蒙皮上；結構上與蒙皮、桁條、翼梁腹板相連，從而提高它們的穩(wěn)定性與承載能力等。加強翼肋不僅有普通翼肋的基本作用，還能承受并傳遞較大的集中載荷；在開口邊緣處的加強翼肋，還會把扭矩集中起來并傳送到翼梁［1。］。腹板式普通翼肋一般用鋁合金板制成，翼肋腹板上的彎邊一般與蒙皮、翼梁腹板鉚接。邊緣彎邊和與它鉚接在一起的蒙皮，起到翼肋結構上的緣條的作用即承受彎矩，翼肋的腹板則承受剪應力。一般情況翼肋的腹板，為了減輕翼肋的重量，腹板上一般都開有減輕孔，副翼、襟翼的傳動部件一般都從減輕孔中間穿過。為了提高腹板的穩(wěn)定性，開孔處一般情況下壓成卷邊，有時候腹板上鉚接上加強支柱或者設置凹槽。腹板式加強翼肋的緣條，材料是鋁合金型材。為了能夠承受較大的集中載荷，加強翼肋的腹板一般比較厚，有時候還采用雙層腹板，或者在腹板上用支柱進行加強。腹板式翼肋的基本結構組成有腹板，上下緣條，減輕孔，角材零件等；按照架構可以分解為翼肋前段、中段、后段三部分［1。］。如圖2-3所示：313b313b8/'圖2-3腹板式翼肋結構示意圖A—前段B—中段C—后段a—上部分b—下部分8總結本文通過對翼肋中段組合件的結構工藝進行分析，編織其裝配工藝規(guī)程，根據(jù)其組合件的結構工藝特點及裝配工藝規(guī)程設計了一套其特有的工藝裝備----翼肋中段裝配型架，并利用三維設計軟件UG對翼肋中段組合件的單元體以及裝配性架的各部分組件進行三維建模。最后根據(jù)其裝配工藝規(guī)程對翼肋中段組合件的裝配過程進行了仿真模擬。由于本人能力有限，本文中只是設計了簡單的裝配型架，在實際型架設計中不僅要設計組件，還要對其剛度進行驗算以及型架基礎計算。在飛機的裝配過程中，裝配型架扮演著相當重要的角色，裝配型架的設計與制造的周期對飛機裝配周期有著相當大的影響。如今以各種技術為核心的飛機裝配型架的快速設計研究也有了一定的進展。相信隨著我國科學技術的進步，我國的裝配型架的快速設計也會取得很大的進步。參考文獻陳昌偉，胡國清，張冬至.飛機數(shù)字化柔性工裝技術研究[J].現(xiàn)代設計與先進制造技術,2009,09：0024-0027.楊鐵江.飛機裝配型架結構快速分析技術研究[D].西安：西北工業(yè)大學，2005.耿其亞.基于知識的飛機裝配型架快速設計技術研究[D].西安：西北工業(yè)大學，2009.薛紅前.飛機裝配工藝學[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2015.王志謹姚衛(wèi)星.飛機結構設計[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.[6]王云渤，張關康，馮宗律.飛機裝配工藝學[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，1984.范玉青.現(xiàn)代飛機制造技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001：3-10.楊華保，王和平，艾劍良.飛機原理與構造[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2002.曹建華，白如冰.飛機構造[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.宋靜波.飛機構造基礎[M].北京：航空工業(yè)出版社，2004.王海宇.飛機鈑金工藝學[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2011.《航空制造工程手冊》總編委會.飛機工藝裝備[M].航空工業(yè)出版社，1994.許國康.大型飛機自動化裝配技術[J].航空學報，2008，3：734-740.《航空制造工程手冊》總編委會.飛機裝配[M].北京：航空工業(yè)出版社，2010.梅繁.飛機裝配型架典型構件設計技術研究與實現(xiàn)[D].南京：南京航空航天大學，2007.《航空工藝裝備設計手冊》編寫組.夾具設計[M].上海：國防工業(yè)出版社，1979.李西寧.飛機數(shù)字化柔性裝配工裝技術[J].航空制造技術，2013，12：40-43.A.Gomez.Manufacturingofcustom-madepartsforassemblyoflargeaircraftcomponents[J].ProcediaEngineering，2