基于SolidWorks的多自由度航空发动机装配平台设计与分析

    航空发动机的制造过程是零件—组件—部件—整机的装配过程。在航空发动机装配工艺中，装配工艺装备是保证航空发动机零组部件定位、安装、铆接的基础。在国内外民用大涵道比涡轮风扇航空发动机风扇、核心机、低压涡轮装配成主机以及外部装配过程中，传统装配有固定在龙门架下的立式装配，有在装配车架上的水平装配，也有固定在4 或6 根独立装配支柱上的水平装配。这些传统装配方法效率低，且工人在装配作业时，由于发动机姿态无法调整甚至需要借助梯架进行工作，增加操作的强度和危险性的同时对装配质量也不能很好地把握。为了提高我国航空发动机装配作业自动化程度，结合我国航空发动机装配现状，研制设计了多自由度航空发动机装配平台，并利用的仿真功能对机械结构的强度和刚度进行了校核，以确保设备的安全可靠。

1 基本结构和工作原理

    多自由度航空发动机装配平台如图1所示，主要由升降机构、纵摆机构、滚转机构3部分组成。其中，滚转机构由C型环装置和C型环驱动装置组成。3个机构分别由电动系统驱动，对应3个自由度方向的动作。

1.1 升降机构

    升降机构主要由升降固定装置、升降驱动装置、安全限位装置以及应急驱动装置组成，并由底座、龙门架、丝杠滑座、直线导轨组成升降固定装置，由伺服电机、行星减速机、联轴器、滚珠丝杠构成升降驱动装置。升降驱动装置安装固定在底座上，伺服电机通过行星减速机带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠的旋转带动丝杠滑座沿着直线导轨实现垂直升降。在动作的过程中，直线导轨起导向作用，丝杠起承载和驱动的作用。由失电制动电磁制动器、位置传感器、行程开关、机械限位装置构成了升降安全限位装置；由带手动驱动齿轮轴、应急解除制动螺钉构成升降应急手动驱动装置。安全限位装置和应急驱动装置的设计，增强了多自由度航空发动机装配平台在使用过程中的安全性。

1.2 纵摆机构

    采用伺服电机驱动齿轮轴旋转继而带动回转支承动作来实现向左右旋转功能。为了实现该自由度方向的运动，2个动力驱动单元安装固定在回转支承固定板左右两侧，动力驱动单元由伺服电机、行星减速机、驱动齿轮轴以及安全防护装置组成。2个动力驱动单元对称布局来驱动回转支承，一方面可保证机构的重心在回转支承的中心位置，另一方面由于装配的发动机重量大，采用单一驱动齿轮轴驱动回转支承会造成齿轮轴轮齿使用寿命缩短。此外，当一个驱动单元突发故障不能使用，另一个还可以继续工作时，保证了装配过程的安全。同时，回转支承固定板与升降机构中的丝杠滑座通过螺栓相连接，实现了升降机构与纵摆机构的连接。