翼身对接柔性自动调姿机构

战鑫铭

摘 要： 飞机装配在飞机制造过程中占有重要的地位，是飞机制造的关键和核心技术。柔性自动调姿机构是翼身支撑和定位单元，是翼身自动化对接的执行机构。本文提出了一种柔性自动定位器的结构以及各定位器之间通过联动控制，以预定的方式准确、平稳地操纵翼身，共同完成翼身的位姿调整，实现翼身自动对接的方案。

关键词： 翼身对接;柔性自动调姿机构

1.柔性自动定位器设计

柔性自动定位器由伸缩柱、驱动滑块和底座等零部件组成。伸缩柱由伺服电机、减速器、滚珠丝杠、伸缩杆、光栅尺、柔性工艺接头等组成;驱动滑块分为中间层滑块和底层滑块，驱动滑块由伺服电机、减速器、滚珠丝杠、光栅尺、滑块等组成。柔性工艺接头由工艺球头、工艺接头封盖及工艺接头座等组成。通过改变柔性工艺接头的接头形式和布设位置，可将柔性自动定位器与不同形状和尺寸的大部件相连接，从而使自动定位器具有较好的柔性。柔性自动定位器结构简单、强度和刚度易保证，且传动环节少、精度易保证。为满足不同大部件对接驱动要求，应合理安排柔性自动定位器驱动数，定位器的伸缩柱，中间层滑块，底层滑块三方向均有驱动，称这类定位器为三驱动柔性自动定位器;如定位器任意两方向有驱动，另外一方向无驱动，其运动为随动方式，称这类定位器为两驱动柔性自动定位器;如定位器只有某一方向有驱动，另两方向均无驱动，为随动方式，称这类定位器为单驱动柔性自动定位器;如定位器三方向均无驱动，称这类定位器为随动柔性定位器。

2.柔性自动定位器组构建

中机身为筒状结构，不能与的柔性自动定位器直接相连，需组建有较大接触面的定位器。托架式柔性自动定位器组结构原理图，该定位器组由两个柔性自动定位器和保型架等部件组成，保型架增大了接触面积，可较好避免中机身受力变形。中机身通过钩头螺栓固定在托架上，由两个定柔性自动位器组组成中机身柔性自动调姿机构，中机身位姿调整由两个定位器组协作完成。通过设计不同形状、尺寸的托架，中机身调姿机构可对不同型号飞机中机身的位姿进行调整，具有较好的柔性调姿能力。

3.机翼3-2-1柔性自动调姿机构构建

机翼翼展长、外形为复杂曲面，为此，将三个柔性自动定位器通过工艺接头与机翼相连接，构成机翼调姿机构。其中一定位器为三驱动定位器，另一定位器为两驱动定位器，第三个定位器为单驱动定位器。依据定位器驱动分布，将这类调姿机构称为3-2-1柔性自动调姿机构。依据定位器驱动方向与全局坐标系坐标轴的位置关系，将3-2-1柔性自动调姿机构分为3-s-v柔性自动调姿机构和xyz-yz-z柔性自动调姿机构两类。针对不同型号飞机的机翼，设计不同尺寸的工艺接头，并依据机翼的结构合理布设定位器的位置，使得调姿机构可完成不同型号飞机机翼的位姿调整。

（1）3-s-v柔性调姿自动机构

定位器1为三驱动定位器，伸缩柱和中间层滑块的运动方向矢量构成的平面与对接面（s）平行，底層滑块运动方向与插入方向（v）平行。定位器2为两驱动柔性定位器，伸缩柱和中间层滑块的运动方向矢量构成的平面也与对接面（s）平行，底层滑块随动，随动方向与插入方向平行。定位器3为单驱动柔性自动定位器，在伸缩柱方向可调，中间层滑块和底层滑块均随动。翼身对合前，机翼位姿除插入方向外均已调整到位，翼身对合过程中，机翼调姿机构仅驱动机翼沿插入方向运动，3-s-v柔性调姿自动机构实现了插入运动解耦，保证插入运动的运动精度。

（2）xyz-yz-z 柔性自动调姿机构

如果对接面（s）与全局坐标系yz 面平行，插入方向与坐标轴x 平行，即底层滑块、中间层滑块、伸缩柱驱动方向分别与g x 、g y 、g z 坐标轴平行，称该类柔性自动调姿机构为xyz-yz-z柔性自动调姿机构。

结论

本文研究了翼身柔性自动调姿定位器结构，定位器由伸缩柱、驱动滑块和底座等零部件组成，结构简单，制造安装及驱动精度易保证。针对机翼尺寸大、外形复杂的特点，提出了机翼3-2-1 六自由度柔性自动调姿机构。该机构具有工作空间大、调姿部件大、结构简单、较好的柔性、布局开敞性好和易于安装和维护的优点。

参考文献

[1] 朱永国， 黄翔， 方伟， 李泷杲. 机身自动调姿方法及误差分析. 南京航空航天大学学报[J]，2011， 43（2）： 230-234.

[2]黄翔， 方伟， 李泷杲. 中机身位置和姿态调整及其跟踪测量[J]， 机械科学与技术.