《飞机方向舵问题研究开题报告》

飞机方向舵前缘段装配型架的设计开题报告选题依据及意义在航空工业复合材料数字化生产线中，工艺装备的快速设计是实现复合材料构件设计制造的关键环节。骨架是型架的基体，骨架的快速和合理设计决定了型架设计周期和质量。传统的型架骨架设计方法针对特定用途和特定型号产品进行专门设计，没有充分利用已有的型架骨架及其设计经验，这样设计过程中产生了大量繁杂的重复工作，致使设计周期延长，从而影响整个产品的设计周期。此外，型架的刚度是影响型架定位准确度的主要因素之一，由于型架骨架是静不定结构，计算非常复杂，设计时是根据经验选择梁和柱的剖面形状和尺寸进行估算的，再增加保险系数来保证工装的刚度和强度，这常常使得型架的骨架过于笨重，造成材料的浪费，占地面积过大，虽然有限元分析方法被引入到型架的稳定性（变形）分析中，但现在的分析是针对某个型架骨架做具体分析，当型架结构、所受载荷和约束相似时，仍然要对其每个都按照“设计3D模型－有限元分析－修改设计－有限元分析”的过程进行设计，在建模和有限元分析过程中进行了大量的重复性工作，影响了型架设计的效率，研究对相似型架骨架的快速分析方法对提高型架设计效率有实际意义。国内外研究概况及发展趋势1.国内研究现状国内对飞机装配型架CAD技术的研究进行了多年，取得了一些成果，装配型架CAD技术的研究与系统实现是适应飞机产品CAD技术的应用和发展而发展的，有些CAD技术及系统已成功运用到实际设计生产中，包括洪都航空工业集团公司与华中科技大学合作基于AutoCAD平台开发的FIXCAD系统；成飞公司与北京航空航天大学合作从系统底层进行开发的FixCAD系统，以及对CATIA软件进行二次开发得到的辅助设计系统，西北工业大学、南京航空航天大学都对此做过大量探索。（1）洪都航空工业集团公司与华中科技大学合作开发了飞机型架参数化设计系统FIXCAD，系统的开发平台是AutoCADR14ForDos，利用ADS开发工具以及WATCOMC/386、AUTOLISP开发语言在微机上进行开发，该系统开发的出发点是二维CAD软件，由于开发平台的局限性，导致该设计系统的设计结果不具备三维直观性，缺乏刚度稳定性检测等功能。（2）北京航空航天大学与成飞公司合作研制了FixCAD系统，系统从底层进行开发，采用C和Fortran两种语言编程，它从型架的专业设计需求出发，对系统功能进行了针对性开发，缺少了通用机械CAD系统的通用性，但针对型架设计工作比通用机械CAD效率要高，系统首先将飞机设计系统中的飞机产品数字样机外形数据转化为系统定义的理论图模型，型架各组件设计从理论图模型获得设计数据，总体设计、骨架、卡板、零件设计为系统的子系统，对标准件和型材通过数据库进行管理，系统输出的数据为型架的二维图纸。（3）西北工业大学的余功炎等设计开发了“工装快速设计支持系统”，此系统是基于CATIA软件平台，运用CATIA的二次开发工具CAA(ComponentApplicationArchitecture，组件应用构架)，以VB为开发语言开发的，系统实现了飞机产品设计和型架设计在同一个软件平台上进行，无需数据的转换，提高了数据传输的效率和质量。除上述三个系统外，南京航空航天大学的蒋红岩、李洋、梅繁等对型架的可重复利用、骨架元件自动装配和骨架元件建模做过研究，并通过对CATIA进行二次开发得到型架辅助设计系统，包括型架骨架库、典型零件库、卡板库、快速装配、型架结构推理等功能，设计数据直接取之于CATIA模型，无需平台转换，保证了数据传递的质量和效率。2.国外研究现状（1）夹具结构自动布局的理论和方法AmyJ.C.Trappey应用空间投影计数法(ProjectiveSpatialOccupancyEnumerationPSOE)对工件总体结构进行简化，在几何推理方法基础上，应用PSOE建立搜索策略得到夹具的布局。应用此原理方法建立的系统可作为CIMS的一部分，可对CAD数据库进行直接访问，得到零件几何形状信息。（2）夹具设计专家系统P.M.Ferreira等开发了AIFIX专家系统，适用于常规的机械加工。输入了有关毛坯、刀具和机床的信息后，在确定定位方案前提下，产生并评价不同的夹具设计。AIFIX有两个子系统，一个用以产生合理的工件定位，另一个是夹具的综合。此系统较全面地考虑了有关影响夹具设计的各种相关因素，但是此系统只根据工件几何特征来定位，未考虑其尺寸和公差，只适用于平面形状的简单零件。（3）实用夹具CAD系统的开发HuoJL和P.M.Grippo等基于GT（成组技术）交互生成夹具装配图的方法开发了CAD-MFS夹具系统。系统包含3部分：①Build-Your-Own，在给出定位方案后，可用以绘制零件图；MFS-Select，是数据库调用工具，用户可通过其检索夹具元件并显示到屏幕上；③FixtureLibrary，是夹具和所含零件图形库，零件和夹具均以编码形式存贮或检索。YM.Rong等开发了计算机辅助孔系组合夹具设计系统CAMFD，系统是在对组合夹具使用性能如精度、刚度、稳定和干涉等深入研究基础上建立的，具有多项校验功能。研究内容及实验方案本文的主要内容如下：第一章绪论。概述飞机装配型架设计的过程和装配型架计算机辅助设计的发展现状，及课题来源和研究的意义、方法。第二章飞机装配型架骨架CAD系统方案设计。介绍快速设计方法的内容及发展，并把快速设计方法的思想应用到型架骨架的设计中，结合企业的实际需要及型架骨架的设计特点给出本文系统的设计方案、开发模式及系统流程。第三章飞机装配型架骨架的成组重用和创成设计。把型架骨架抽象为线框模型，建立基于成组技术的装配型架骨架线框库，提出基于“层面分解驱动”的参数化方法，并据此方法设计骨架线框，从而实现骨架线框的设计重用；设计线框编辑工具辅助骨架线框的编辑；给出创成式线框创建方法和工具；设计型材扫掠工具及相交处理工具。第四章飞机装配型架骨架CAD系统实现。介绍系统的开发环境及开发工具，并给出系统的总体框架，用系统对“某飞机方向舵前缘段装配型架骨架”进行了设计。第五章总结与展望。概括了整个课题研究取得的成果，展望该课题进行进一步研究的方向和思路。目标、主要特色及工作进度1.工作目标及设计重点本文结合国内某航空企业装配工装设计的实际需求，应用骨架抽象－线框模型－扫掠实体的骨架设计思想，对骨架的成组重用、创成设计、线框编辑、扫掠相交处理等技术进行了研究。给出了基于“层面分解驱动”的骨架线框参数化驱动方法，并应用到骨架线框模型的设计中。把骨架线框分为相似线框和主体线框，并按照成组技术对它们进行存库管理，以实现对装配型架骨架的成组重用。研究了飞机装配型架骨架的创成设计技术，给出了两种创成设计方法，即基于飞机产品特征点的骨架线框构造方法和基于空间点阵的骨架线框构造方法。归纳了常用的骨架线框编辑（修改）类型，基于CATIA开发了骨架线框编辑工具集，包括：连接线编辑工具、中线连接工具和等分线连接工具，提高了骨架线框编辑效率。2.工作进度2019年12月4日～12月31日确定指导教师，拟定毕设题目。2019年1月6日～1月15日进入毕业设计选题系统进行选题。2019年1月16日～1月20日与导师见面，听取开题指导，明确指导方式和联系方式。收集、查阅有关资料，撰写开题报告，参加开题报告会。2019年1月21日～2月1日撰写中期报告，提交中期评议表。2019年2月2日～3月1日完成论文初稿并交给指导教师审阅。修改初稿并经认可后完成论文正式稿，准备答辩。五、参考文献[1]吴璇,张宏博,郑联语.飞机装配型架骨架优化布局方法研究与应用[J].航空制造技术,2018,61(18):74-81.[2]刘建业.飞机装配型架典型结构刚度快速计算系统开发[D].沈阳航空航天大学,2018.[3]黄曜峰.飞机装配型架快速设计技术研究与实现[D].南京航空航天大学,2016.[4]徐健宇.基于参数化有限元分析方法的装配型架优化[J].能源研究与信息,2014,30(03):182-185.[5]周婷,曹巍,郑国磊,邱益.飞机装配型架骨架的关联设计原理及算法[J].航空制造技术,2014(08):32-35+41.[6]李庆利.飞机装配型架快速设计技术研究与实现[D].南京航空航天大学,2012.[7]StiffnessofPosturalAlignmentSystemBasedon3-AxisActuatorsforLargeAircraftComponents[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2010,23(04):524-531.[8]王亮,李东升,罗红宇,靳阳.飞机装配数控柔性多点工装技术及应用[J].北京航空航天大学学报,2010,36(05):540-544.[9