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大型球冠蜂窝结构防热层自动灌注机器人系统研究

大型球冠蜂窝结构防热层自动灌注机器人系统研究

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作者：陈华建北京交通大学

学位级别：硕士

随着航天技术快速发展,航天装备自动化程度要求越来越高。由于航天装备中蜂窝粘结延展过程中存在变形问题,其防热层灌注仍采用手动灌注方法,还没有实现自动化,不仅效率低,而且灌注质量不稳定。尤其是针对大空间球冠结构,蜂窝覆盖尺寸大... 详细信息

随着航天技术快速发展,航天装备自动化程度要求越来越高。由于航天装备中蜂窝粘结延展过程中存在变形问题,其防热层灌注仍采用手动灌注方法,还没有实现自动化,不仅效率低,而且灌注质量不稳定。尤其是针对大空间球冠结构,蜂窝覆盖尺寸大,网格多,手工灌注难以满足工作需要。为此本文针对大型球冠蜂窝防热层灌注要求,对球冠蜂窝防热层自动灌注系统进行研究,提出自动灌注系统总体设计方案,并重点对自动灌注机器人和灌注装置进行详细的分析、计算和结构设计,为实现防热层的自动灌注提供技术支持,本论文的研究具有重要理论意义和实际应用价值。论文主要研究内容如下：(1)研究确定球冠蜂窝防热层自动灌注系统总体设计方案。分析球冠蜂窝结构防热层工件的结构参数和灌注要求,确定自动灌注系统的功能和工艺流程;并根据系统的功能和工艺流程要求,确定球冠蜂窝防热层自动灌注系统总体设计方案,明确自动灌注机器人、防热层灌注装置、工件安装平台、蜂窝检测装置和控制装置等系统基本组成。(2)对自动灌注机器人方案进行设计。根据球冠蜂窝防热层结构参数和自动灌注系统总体方案,分析确定自动灌注机器人功能和自由度;在此基础上进行自动灌注机器人方案设计和选型分析,通过对三种不同自动灌注机器人的配置方案进行对比分析,最终确定一种新型框架式串并混联灌注机器人设计方案,设计内容包括框架式移动机构和位姿调整机构。(3)对灌注机器人位姿调整机构进行结构配置和运动学分析。确定灌注机器人位姿调整机构的平动并联机构和姿态调整机构的具体结构形式,在此基础上对平动并联机构和姿态调整机构进行运动学分析;划分球冠蜂窝防热层工件工作区域,确定位姿调整机构的工作空间范围,对其进行尺寸综合;对平动并联机构进行动力学分析,并根据球冠蜂窝结构防热层的灌注要求进行平动并联机构和姿态调整机构具体的结构设计以及相关标准件的选型,确定灌注机器人位姿调整机构的总体结构,建立三维实体模型。(4)对灌注机器人框架式移动机构进行结构设计。根据灌注机器人位姿调整机构的结构参数和球冠蜂窝结构防热层的灌注要求,对框架式移动机构进行相应结构设计,完成框架式移动机构的尺寸综合和传动方案的设计,在此基础上根据框架式移动机构的技术参数,对两移动轴进行详细的结构设计和选型计算,完成框架式移动机构的三维实体建模。(5)对防热层灌注装置进行结构设计。根据球冠蜂窝防热层的灌注要求和自动灌注机器人的结构参数,对防热层灌注装置进行详细的结构设计。根据自动灌注系统的灌注功能,确定防热层灌注装置的基本组成包括防热材料给料容器、注射装置、旋转装置和抓取装置。针对自动灌注系统的灌注功能,对其灌注装置进行详细的结构设计,包括旋转装置的结构设计和伺服电机的选取;注射装置的结构设计和选型计算;电磁吸盘的选型计算和旋转装置的结构设计,完成防热层灌注装置的三维实体建模。

关键词：球冠蜂窝防热层自动灌注系统自动灌注机器人串并混联灌注装置

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