CN103204249B - 一种飞机发动机安装用多轴调姿平台 - Google Patents
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Abstract
一种飞机发动机安装用多轴调姿平台，属于装配自动化技术领域。其特征是：它包括工作平台（1）、平移机构（2）、转台机构（3）、升降俯仰机构（4）、平台底座（5）等，其中升降俯仰机构（4）包括左上滑动座（6）、右上固定座（9）、左升降机构（7）、右升降机构（8），其中左升降机构（7）和右升降机构（8）均采用相同工作原理的结构并具有单侧升降的调姿功能，各运动机构均采用伺服电机驱动的纯机械式结构。本发明的效果和益处是提供了一种承载能力强、安装精度高、调整范围大的飞机发动机数控安装用多轴调姿平台，减轻工人的劳动强度，提高工作效率和安装质量。本发明也可广泛适用重型零部件多轴调姿的精确装配作业。
Description
技术领域
本发明属于装配自动化技术领域，涉及一种飞机发动机安装用多轴调姿平台的设计。
背景技术
飞机发动机作为飞机的核心动力部件，需要对其经常装卸并进行检查和维护。但是飞机发动机具有结构复杂、体积庞大、质量较高、装配间隙小等难装卸的特点，使得飞机发动机装卸时往往不能实现精确的姿态调整，其装卸质量将会对飞机的动力性能产生重要的影响。
目前，飞机发动机装配时多采用手动机械装置或液压机构对发动机的各个姿态进行调整。这类设备主要存在以下不足之处：1）调姿精度低，装配时常发生相互摩擦和挤压；2）可调整的姿态少，不能实现多轴姿态的调整；3)承载能力差，不能满足大型零部件重载和偏载的要求；4）自动化程度差，安装效率低，对工人技能要求较高。
发明内容
本发明的目的是针对飞机发动机安装作业提供一种多轴调姿平台，该平台能够满足飞机发动机重载偏心、高扭矩、高转动惯量的承载要求，实现飞机发动机四轴姿态（升降移动、纵向移动、俯仰转动和水平转动）的调整并保证调姿精度。
本发明的技术方案是：一种飞机发动机安装用多轴调姿平台，包括作业平台1、平移机构2、转台机构3、升降俯仰机构4、平台底座5和伺服系统，平台Y轴、Z轴、B轴、C轴四个自由度的姿态调整均采用伺服电机独立驱动控制。多轴调姿平台各部分机构设置如下：（1）平移机构2两侧通过线性导轨与作业平台1下表面固接，平移机构2的丝杠螺母座与作业平台1固接；（2）转台机构3的带内齿式大型轴承内圈与平移机构2的下底面固接；（3）升降俯仰机构4的左上滑动座6通过线性导轨与转台机构3左侧连接，右上固定座9与转台机构3右侧固接；（4）左升降机构7和右升降机构8分别对称地固接在平台底座5的底面两侧。
平移机构2由线性导轨、滚珠丝杠、螺母座、减速器、伺服电机和底板组成，采用线性导轨实现发动机重载偏心的承载要求和纵向导向的功能，采用由滚珠丝杠、伺服电机、减速器组成的丝杠传动机构，实现平台Y轴方向300mm位移控制。
转台机构3由带内齿的大型轴承、齿轮、减速器、伺服电机和转台底板组成，采用带内齿的大型轴承实现发动机重载偏心的承载要求和转动的导向功能，采用伺服电机和减速器驱动带内齿的大型轴承转动，实现平台C轴方向360°转动控制。
升降俯仰机构4包括左上滑动座6、右上固定座9、和两组升降机构——左升降机构7和右升降机构8，其中左升降机构7和右升降机构8采用相同工作原理的结构，其中一组升降机构（左升降机构7）的上侧与配有滑块的左上滑动座6铰接，另一组升降机构（右升降机构8）的上侧与右上固定座9铰接，左上滑动座6的滑块与转台机构3中的导轨滑动连接，右上固定座9与转台机构3固定连接，左升降机构7和右升降机构8通过螺钉分别对称地固接在平台底座5底面的两侧。
左升降机构7包括两个“人”字形连杆机构、四个同步轴12、两个滑动底座14、两个固定底座15、“电机—丝杠螺母—导轨”机构，实现平台单侧的升降位移控制，两个“人”字形连杆机构通过四个同步轴12相连并分别与两个滑动底座14和两个固定底座15铰接，两个滑动底座14、两个固定底座15和“电机—丝杠螺母—导轨”机构分别与平台底座5底面固接。
“人”字形连杆机构包括长杆10、短杆11、同步轴12和轴承，其中四个同步轴12是各铰接点的转动轴。“人”字形连杆机构中长杆10的长度是短杆11的两倍，短杆与长杆的中间铰接，使长杆和短杆的三个外接铰链点呈直角三角形。
左升降机构7和右升降机构8均采用由水平布置的“电机—丝杠螺母—导轨”机构独立驱动，分别实现单侧沿Z轴方向150mm位移控制。平台Z轴升降姿态调整采用两个伺服电机同步驱动控制，实现Z轴方向150mm升降位移。平台B轴俯仰姿态调整采用两个伺服电机异步驱动控制，实现平台B轴方向±8°俯仰转动。
本发明的效果和益处是：（1）满足飞机发动机在调姿时重载偏心、高扭矩、高转动惯量的承载要求；（2）全部运动机构采用纯机械式的机构，结构紧凑，稳定性好，不存在液压泄漏引发机构姿态变化的缺陷；（3）所有机构均采用伺服电机驱动，实现飞机发动机四轴姿态的调整；（4）调姿精度高，调整范围大，自动化程度高，减轻工人的劳动强度，提高安装效率；（5）本发明的多轴调姿平台配备相应的数控系统，实现飞机发动机各轴姿态的独立控制或联动控制。此外，本发明也可广泛适用重型零部件多轴调姿的精确装配作业。
附图说明
图1是飞机发动机安装用多轴调姿平台的结构示意图。
图2是飞机发动机安装用多轴调姿平台的爆炸结构示意图。
图3是升降俯仰机构的结构示意图。
图中：1作业平台，2平移机构，3转台机构，4升降俯仰机构，5平台底座，6左上滑动座，7左升降机构，8右升降机构，9右上固定座，10长连杆，11短连杆，12同步轴，13线性导轨，14滑动底座，15固定底座，16丝杠机构。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，一种飞机发动机多轴调姿平台包括作业平台1、平移机构2、转台机构3、升降俯仰机构4、平台底座5及伺服系统，其中平移机构2两侧通过线性导轨与作业平台1下表面固接，平移机构2的丝杠螺母座与作业平台1固接，转台机构3的带内齿式大型轴承内圈与平移机构2的下底面固接，升降俯仰机构的左上滑动座6通过线性导轨与转台机构3左侧连接，右上固定座9与转台机构3右侧固接，左升降机构7和右升降机构8分别对称地固接在平台底座5底面的两侧。
如图2所示，平移机构2由线性导轨、滚珠丝杠、螺母座、减速器、伺服电机和底板组成；线性导轨设置在平台的两侧，实现纵向位移的导向，并满足发动机重载偏心的承载要求；由滚珠丝杠、伺服电机、减速器等组成的丝杠机构设置在平台中间，采用伺服电机驱动丝杠转动，实现平台Y轴方向300mm位移控制。
如图2所示，转台机构3由带内齿的大型轴承、齿轮、减速器、伺服电机和转台底板组成，其中带内齿的大型轴承实现发动机重载偏心的承载要求，减速器使伺服电机提供高的扭矩和转动惯量，带内齿的大型轴承分别与平移机构和转台底板连接，减速器与转台底板的下侧连接，齿轮分别与大型轴承和减速器连接，转台机构通过伺服电机驱动带内齿的大型轴承转动，实现了平台C轴方向360°转动控制。
如图2所示，升降俯仰机构4包括左上滑动座6、右上固定座9、左升降机构7、右升降机构8，左升降机构7与配有滑块的左上滑动座6铰接，右升降机构8与右上固定座9铰接，左升降机构7和右升降机构8这两组升降机构均采用相同工作原理的结构，对称地固接在平台底座5的左侧和右侧，分别实现平台单侧沿Z轴方向150mm位移控制。
如图3所示，左升降机构7由两个“人”字形连杆机构、四个同步轴12、两个滑动底座14、两个固定底座15、“电机—丝杠螺母—导轨”机构组成，其中两个“人”字形连杆机构通过四个同步轴12相连组成框架式结构，两个滑动底座14、两个固定底座15和“电机—丝杠螺母—导轨”机构分别与平台底座5连接。
“人”字形连杆机构包括长杆10、短杆11、同步轴12和轴承，其中四个同步轴12通过轴承与长杆10、短杆11连接成为各铰接点的转动轴。“人”字形连杆机构中长杆10的长度是短杆11的两倍，短杆与长杆的中间铰接，从而使长杆和短杆的外接铰链点不论如何运动都呈直角三角形，将水平运动转化竖直升降运动，从而使对左升降机构7升降位移的控制转化成水平位移的控制。
“电机—丝杠螺母—导轨”机构包括两套线性导轨13、一套丝杠机构16，其中丝杠机构16由伺服电机、减速机、联轴器、滚珠丝杠等组成。“电机—丝杠螺母—导轨”机构采用伺服电机驱动滚珠丝杠，采用减速器能够增大驱动扭矩，通过两套线性导轨13实现左升降机构7的导向和支撑，从而实现对左升降机构7水平位移的控制。
如图3所示，在升降俯仰机构4中，左升降机构7上侧与配有滑块的左上滑动座6铰接，右升降机构8上侧与右上固定座9铰接，左上滑动座6的滑块与转台机构3下方的导轨滑动连接，右上固定座9与转台机构3下方固定连接，使其左升降机构7和右升降机构8实现了各自独立控制，从而避免了升降俯仰机构4运动中的过约束问题。升降俯仰机构4中，左升降机构7和右升降机构8同步升降时实现平台150mm升降姿态的调整，异步升降时实现平台±8°俯仰转动的姿态调整。
Claims (1)
1.一种飞机发动机安装用多轴调姿平台，包括作业平台(1)、平移机构(2)、转台机构(3)、升降俯仰机构(4)、平台底座(5)，其特征在于：多轴调姿平台Y轴、Z轴、B轴、C轴四个自由度的姿态调整均采用伺服电机独立驱动控制，能够满足飞机发动机重载偏心、高扭矩、高转动惯量的承载要求，实现飞机发动机升降移动、纵向移动、俯仰转动和水平转动的调整并保证调姿精度；
所述平移机构(2)由线性导轨、滚珠丝杠、螺母座、减速器、伺服电机和底板组成，两侧通过线性导轨与作业平台(1)下表面固接，平移机构(2)的螺母座与作业平台(1)固接，通过采用线性导轨实现发动机重载偏心的承载要求和纵向导向的功能，通过采用由滚珠丝杠、伺服电机、减速器组成的丝杠传动机构，实现平台Y轴方向300mm位移控制；
所述转台机构(3)由带内齿的大型轴承、齿轮、减速器、伺服电机和转台底板组成，带内齿的大型轴承内圈与平移机构(2)的下底面固接，通过带内齿的大型轴承实现发动机重载偏心的承载要求和转动的导向功能，采用伺服电机和减速器驱动带内齿的大型轴承转动，实现平台C轴方向360°转动控制；
所述的升降俯仰机构(4)包括：左上滑动座(6)、右上固定座(9)、左升降机构(7)、右升降机构(8)，左升降机构(7)和右升降机构(8)采用相同工作原理的结构，其中左升降机构(7)的上侧与配有滑块的左上滑动座(6)铰接，右升降机构(8)的上侧与右上固定座(9)铰接，左上滑动座(6)的滑块与转台机构(3)中的导轨滑动连接，右上固定座(9)与转台机构(3)固定连接，左升降机构(7)和右升降机构(8)分别通过螺钉对称地固接在平台底座(5)底面的两侧，并分别由水平布置的两个“电机—丝杠螺母—导轨”机构独立驱动，平台Z轴升降姿态调整采用两个独立控制的电机同步驱动控制，平台B轴俯仰姿态调整采用两个伺服电机异步驱动控制。
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