飞机地面装载维护多维度调姿平台的制作方法

本发明涉及一种主要用于飞机部件装载和维护，为发动机、机翼的可维护性检查、装配及拆卸提供支持的飞机地面保障设备的移动式多维度调姿平台。

背景技术：

航空发动机是飞机的核心动力部件，由数量众多的零部件组成，在高温、高压、高转速和高负荷的环境下长期反复地工作，一旦出现意外故障，将会对飞机造成严重的影响。航空发动机通常在使用一段时间后，需要将其从飞机上拆卸出来，进行日常的检查、维护工作，然后再将航空发动机重新安装回发动机安装舱内。目前，航空发动机的试车是检查和判断航空发动机工作是否良好的重要方法，通常航空发动机在安装前和工作一段时间后都会进行试车工作。因此，经常需要对航空发动机进行拆卸和安装工作，同时其装卸质量将会直接影响到航空发动机的动力性能。目前，航空发动机安装普遍面临以下几方面的难点：(1)航空发动机的质量较大、外形尺寸大，必须采用较大承载能力的大型支撑框架来满足航空发动机的安装需求。(2)航空发动机的外部结构通常类似一个大型的不规则的轴类零件，而且外部的管路众多。风扇直径达到3m且外部分布着许多不规则的管路。因此，航空发动机安装时，必须保护这些分布不规则的管路，防止这些管路受到挤压和破坏，进而影响到航空发动机的工作性能。(3)航空发动机预留的安装间隙往往较小，而且发动机安装舱的内部结构十分复杂。此外，航空发动机安装舱内还安装着一些重要的零部件，使整个飞机外形结构更紧凑和性能更好。因此，航空发动机安装时，就必须同时面临安装间隙小、安装舱结构复杂两方面的问题，使发动机安装的行进路径变得更加复杂。航空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。但是航空发动机具有体积大、重量重、结构复杂、安装间隙小等安装难点，使得飞机发动机装卸时难以实现精确的调姿和定位，其装卸质量会对飞机的动力性能产生重要的影响。目前，国内还普遍采用手动操作的机械设备进行航空发动机安装作业，不仅安装效率低，而且安装精度难以保证。为了解决航空发动机传统安装出现安装精度低、安装效率低等问题，现有航空发动机的安装工艺，因航空发动机自身结构和质量产生的安装难点，使得安装设备难以准确地将航空发动机推进发动机安装舱。针对航空发动机的安装现状，传统安装工艺存在的不足以及相关安装设备存在的问题。为解决航空发动机传统安装工艺出现的问题，航空发动机数控安装架车的设计难点，提出了航空发动机数控安装架车的功能需求。根据航空发动机数控安装架车的总体方案和功能需求，开展了航空发动机数控安装平台的设计工作。航空发动机布置在机身内部和机身尾部且发动机舱呈圆筒状时，发动机多采用推进式的安装方法，通过导轨将发动机推入飞机发动机舱，主要用于布置在机身内部的单发或双发的飞机的安装。由于西方发达国家技术封锁，我国航空发动机的安装工作仍采用简单的机械装置或液压装置进行手动的人工安装作业。手动安装方法采用的航空发动机安装设备，多采用大型吊车进行发动机的安装作业。大型吊车这类安装设备采用大型吊装将航空发动机固结到发动机安装架车的工作平台，大型拖车将发动机安装架车运送安装场地，再手动推动发动机安装架车，使航空发动机与飞机尾部完成初步对齐；发动机安装前，发动机安装架车需要逐一调整各个方向的初始姿态，再通过液压升降机构来调整发动机安装舱的高度，使航空发动机在各个方向上分别与发动机安装舱对齐；发动机安装架车通过摇动手轮牵引钢丝绳，使工作平台沿着安装轨道做进给运动，将航空发动机送入到发动机安装舱。若发动机与安装舱内部发生挤压，导致无法再推进发动机，通过人工多角度观察发动机机舱何处发生摩擦和挤压，调整发动机的安装姿态，再继续使发动机向前进给运动。大型吊车这类安装设备安装航空发动机，主要存存安装的精度较低、劳动强度大等问题。托架式的安装方法是采用具有升降功能和支撑功能的安装托架或架车将发动机升降至发动机的安装位置。通过手动操作液压作动筒来实现发动机的升降，这种安装架车适合大中型航空发动机的安装作业。但是依然存在安装效率不高、自动化程度差等问题。推入式的安装方法是采用具有水平移动功能的发动机安装车，用电驱动链轮转动将发动机推入飞机发动机安装舱，完成飞机与发动机对接工作。这种自动化发动机安装车的可操作性较强，减轻了工人的劳动强度，但其不足之处在于适用范围较窄且不能实现全自动化安装作业。综上所述，我国整体上航空发动机安装的使用设备还处于机械化的初级阶段，仍普遍采用手动操作的传统安装设备。主要存在安装精度低、安装效率低、操作较为复杂、容易产生误操作等安装问题。其中发动机安装架车具有多轴姿态的手动调整功能，液压升降架支撑发动机安装舱。这种传统安装方法存在安装效率低、安装质量差等装配问题，已经不能适应现代大、中型飞机制造的高质量、高效率的装配要求。发动机手动安装机车存在以下几方面的不足：(1)发动机安装架车整体结构的刚性较差。在较长行程的安装进给运动中，随着航空发动机的移动，整体机构的重心会随之产生变化，引起架车支撑框架的较大变形，从而引起航空发动机的姿态变化，这对航空发动机的安装精度产生严重影响，甚至会造成航空发动机表面管路的挤压和破坏。(2)发动机安装架车的自身调姿精度低。发动机安装架车的各部分调姿机构均采用简易的手动调整机构，设计精度不高，操作人员依靠工作经验对航空发动机的姿态进行重复性试调整，造成了航空发动机的实际安装效率极其低下。(3)发动机安装架车的机动性能差。发动机安装架车没有配置相应的动力行走装置，使发动机安装前，需要额外的拖车将发动机架车和发动机运输到发动机安装场地。实际安装过程中，发动机实际安装场地的安装空间相对并不充足，这对发动机安装作业引起很大不便。(4)自动化程度低，操作复杂。发动机安装过程中，经常需要对发动机的姿态进行调整。而发动机的姿态调整，需要多个装配人员逐一对各个调整机构进行操作，操作复杂，极易引起调整不足或调整过量，增加了操作工人的劳动量。(5)劳动强度大、总劳动量大。发动机安装过程中，多人推动发动机安装架车调整架车位置和手动调整发动机各个机构的操作，劳动强度较大。传统的民用飞机发动机的安装一般采用翼吊布局民用飞机发动机安装两种布局形式：翼吊布局和尾吊布局。这两种发动机的安装形式，翼吊布局带来的主要问题是短舱进气口不容易受机身或机翼尾流的在机翼下方安装发动机会带来一些复杂干扰的技术问题，整个飞机的重量分布空气流场，发动机的安装会改变飞机机翼及机体表面气流速度加快，从而导致升力损失以及影响。发动机的安装会使得机翼动力失效，会对垂直尾翼操稳特性带来很大的影响；发动机喷流会波阻增加，而干扰机翼压力分布，严重情况下会导致流动分离；机翼颤振特性更复杂；另外，在机翼下表面后缘区的负压梯度也会更容易导致防风扇叶片断裂飞出。由于现有的实现航空发动机复杂安装轨迹安装的调节平台笨重，结构尺寸大，移动不方便，安装飞机部件时调节不方便，效率低。在进行发动机、机翼安装时，需要精确定位安装位置，且安装部件重量较重，因此需要安装设备进行辅助安装，但现有安装设备笨重，仅实现了牵引或人力推行的方式，安装效率低，需多人操作观察，目视调节，安装时间不少于30min,无法进行快速安装。若能实现自动行走，并能实现位置反馈及精确对位功能，则可以实时监控安装部件与机体之间的相对位置，通过六自由度调节机构实现手/自动调节，快速对位，提高安装效率。

技术实现要素：

本发明针对航空发动机、机翼等部件装载和维护手动安装方法存在的不足，为实现具有复杂安装轨迹的安装作业，为发动机和机翼等安装部件装载和维护，提供一种结构紧凑，操作方便，收缩体积小，可提高工作效率，且能引导安装部件精确送进的全新六维度调姿平台，

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种飞机地面装载维护多维度调姿平台，包括：装配在自行走底盘70箱体中的升降俯仰机构及其安装在十字交叉升降调节机构40安装平台框架上的一级纵向调节机构10、二级纵向调节机构20、横向调节机构30、方向微调机构50和保护罩90，其特征在于：由叉架421后支点和前支点铰接的多维度调节平台的前固定支点412和后移动支点411，通过十字交叉升降调节机构40沿z向的平移，实现多维度调节平台的升降运动，通过宽边一级调节手轮114相连的螺杆115，沿着一级纵向调节机构10的一级滑轨113实现一级纵向移动调节的y向平移，通过最上部宽边二级调节手轮224相连链轮222、传动链223，及二级传动螺杆221，滑轮组件211沿着二级纵向调节机构20安装导轨212实现二级纵向移动调节的y向平移；通过调节位于前移动梁117和后移动梁111上部的前螺杆机构314和后螺杆机构311带动内滑块315使横向调节机构30沿装配的内滑轨313运动，从而实现横向及航向调节的x向平移；安装部件牢固支撑于多维度调节平台上支撑装置60，方向微调机构50通过前升降手轮511和后升降手轮512调节前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520，使前、后比例连杆支撑机构沿前支撑导轨514和后支撑导轨516滑动，从而改变二级承载架233前、后承载支点的高度实现俯仰调节、横滚调节及z向高度微调。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

结构紧凑，操作方便。本发明采用由一级纵向调节机构10、二级纵向调节机构20、横向调节机构30、十字交叉升降调节机构40、方向微调机构50、支撑装置60、自行走底盘70以及位置检测与反馈显示系统80、保护罩壳90构成的移动和调节方便的多维度调节平台，调节平台结构紧凑，收缩体积小，且能实现部件位置与安装部位相对位置的时时反馈与显示，通过由十字交叉连杆后支点和前支点铰接的多维度调节平台通过宽边一级调节手轮114相连的螺杆115，可实现手/自动调节，操作方便。

提升了高工作效率。本发明利用十字交叉升降调节机构40实现沿z向的平移，实现多维度调节平台的升降运动，通过宽边一级调节手轮114相连的螺杆115以及上部宽边二级调节手轮224相连链轮222、传动链223，及二级传动螺杆221沿着一级纵向调节机构10和二级纵向调节机构20各自的安装轨道实现两个纵向移动调节的y向平移，通过位于前移动梁117和后移动梁111上部装配的横向调节机构30实现横向及航向调节的x向平移。安装部件牢固支撑于多维度调节平台上支撑装置60，方向微调机构50通过前升降手轮511和后升降手轮512调节前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520，改变二级承载架233前、后承载支点的高度实现俯仰调节、横滚调节及z向高度微调。逐步引导安装部件精确送进，调节机构可极大地提高工作效率。

可提高工作效率，且能引导安装部件精确送进。本发明采用螺杆进给机构控制航空发动机x轴方向的进给运动，对航空发动机余下的主要方向的姿态进行控制；按照航空发动机的复杂安装路径自动调整发动机的姿态来完成航空发动机的进给运动，并根据在线监测平台提供的位置信息调整航空发动机的姿态，从而将大型航空发动机准确和快速送入发动机安装舱。同时调姿平台调整航空发动机的安装姿态，可以达到较高的调姿精度，并可以快速的实现发动机的位置调整；位置检测与反馈显示系统80通过位置检测装置81获取安装部件及相应安装部位的相对位置并由计算机系统计算，并自动规划调节路径。通过一级纵向调节机构10快速送进，采用在线检测平台进行航空发动机的位置检测，不仅可以极大地减少人工检测时的检测人员，还可以快速地获取航空发动机与安装舱的精确位置，为大型航空发动机数控安装工作提供精确的位置信息，从而提高航空发动机的安装效率；采用工业计算机操控航空发动机相关安装设备，进行大型航空发动机的安装作业，自动化程度较高，不易产生误操作，可以极大地减轻工人的劳动强度和劳动量；可以有效地解决航空发动机手动安装作业产生的安装效率低、安装质量差等问题，实现航空发动机全自动化的数控安装作业。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明飞机地面装载维护多维度调姿平台的三维示意图。

图2是图1十字交叉升降调节机构收缩状态的示意图。

图3是图1多维度调节平台在螺杆作用下沿安装轨道进行两级纵向移动的示意图。

图4是飞机地面装载维护多维度调姿平台的构造示意图。

图5是二级纵向调节机构20构造示意图。

图6是图5二级纵向调节机构20背端构造示意图。

图7是图1方向微调机构50与横向调节机构30的装配关系及构造示意图。

图8是图7方向微调机构50的升降支撑机构的分解示意图。

图9是图1一级纵向调节机构10的构造示意图。

图10是图9的背端构造示意图。

图11是图1多维度调姿平台的十字交叉升降调节机构40的三维示意图。

图12是图11的仰视构造示意图。

图中：10.一级纵向调节机构，20.二级纵向调节机构，30.横向调节机构，40.十字交叉升降调节机构，50.方向微调机构，60.支撑装置，70.自行走底盘，80.位置检测与反馈显示系统，90.保护罩壳，81.位置检测装置，111.后移动梁，112.移动组件，113.一级滑轨，114.一级调节手轮，115.螺杆机构，116.一级承载架，117.前移动梁，118.连接座，119.移动支点滑轨，211.滑轮组件，212.导轨，213.支撑连杆，221.二级传动螺杆，222.链轮，223.传动链，224.二级调节手轮，231.后轴承座，232.前轴承座，233.二级承载架，311.后螺杆机构，312.移动支板，313.内滑轨，314.前螺杆机构，315.内滑块，321.移动承载架，322.前转轴,323.压紧装置，324.后转轴，411.移动支点，412.固定支点，421.叉架，422.油泵电机，423.液压缸，510.前比例连杆支撑机构，511.前升降手轮，512.后升降手轮，514.前支撑导轨,515.前滑块铰点，516.后支撑导轨，517.后推动装置，518.前推动装置，519.前固定铰点，520.后比例连杆支撑机构，521.后滑块铰点，522.后固定铰点，523.短连杆，524.长连杆，611.前支撑，612.后可调拉杆支撑，711.支腿，712.舵轮，713.万向轮，714.底盘架。

具体实施方式

参阅图1-图3。在以下描述的优选实施例中，一种飞机地面装载维护多维度调姿平台。包括：装配在自行走底盘70箱体中的十字交叉升降调节机构40及安装在十字交叉升降调节机构40安装平台框架上的一级纵向调节机构10、二级纵向调节机构20、横向调节机构30、方向微调机构50和保护罩90。参阅图4和图7，由叉架421后支点和前支点铰接的多维度调节平台的前固定支点412和后移动支点411，通过十字交叉升降调节机构40沿z向的平移，实现多维度调节平台的升降运动，通过宽边一级调节手轮114相连的螺杆115，沿着一级纵向调节机构10的一级滑轨113实现一级纵向移动调节的y向平移，通过最上部宽边二级调节手轮224相连链轮222、传动链223，及二级传动螺杆221，滑轮组件211沿着二级纵向调节机构20安装导轨212实现二级纵向移动调节的y向平移。通过调节位于前移动梁117和后移动梁111上部的前螺杆机构314和后螺杆机构311带动内滑块315使横向调节机构30沿装配的内滑轨313运动，从而实现横向及航向调节的x向平移。安装部件牢固支撑于多维度调节平台上支撑装置60，方向微调机构50通过前升降手轮511和后升降手轮512调节前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520，使前、后比例连杆支撑机构沿前支撑导轨514和后支撑导轨516滑动，从而改变二级承载架233前、后承载支点的高度实现俯仰调节、横滚调节及z向高度微调。进行工作时，位于保护罩90下方，用于位置检测与反馈显示系统80中的两组位置检测装置81分别安装于安装部件及飞机机体相应安装部位上，通过自行走底盘70使多维度调姿平台进入安装工位，十字交叉升降调节机构40起升至安装高度，位置检测与反馈显示系统80数据检测与计算，获取安装部件及相应安装部位的相对位置，并自动规划调节路径。通过一级纵向调节机构10快速送进，在此过程中使用方向微调机构50和横向调节机构30调整送进过程中的方向变化，防止安装部件触碰机体，一级纵向调节机构10送进到位后，二级纵向调节机构20配合方向微调机构50和横向调节机构30根据位置反馈信息缓慢调整送进，直至安装部件送进到位。

进行工作时，位置检测与反馈显示系统80中的两组位置检测装置81分别安装于安装部件及飞机机体相应安装部位上，通过自行走底盘70使多维度调节平台进入安装工位，十字交叉升降调节机构40起升至安装高度，位置检测与反馈显示系统80通过位置检测装置81获取安装部件及相应安装部位的相对位置，并自动规划调节路径。通过一级纵向调节机构10快速送进，在此过程中使用方向微调机构50和横向调节机构30调整送进过程中的方向变化，防止安装部件触碰机体，一级纵向调节机构10送进到位后，二级纵向调节机构20配合方向微调机构50和横向调节机构30根据位置反馈信息缓慢调整送进，直至安装部件送进到位。

参阅图4和图7。在多维度调姿平台构成中，二级纵向调节机构20通过三组独立的升降支撑机构（两组前比例连杆支撑机构510和一组后比例连杆支撑机构520）连接支撑于方向微调机构50上的二级承载架233上，在相同起时高度上，当升降支撑机构发生相同升降位移时，则机构上部整体垂直升降动作；前比例连杆支撑机构510与后比例连杆支撑机构520发生不同升降位移时，则发生俯仰运动；当左侧的前比例连杆支撑机构510与右侧的前比例连杆支撑机构510发生不同升降位移时，则发生横滚运动。方向微调机构50通过承载架连接放置在横向调节机构30上的独立的两滑动机构（由移动支板312、313内滑轨和315移动支板组成）上，同样，相同起点上，当两滑动机构发生相同位移时，则机构上部整体发生横向平移运动；当两滑动机构发生不同位移时，则机构上部整体发生航向运动。横向调节机构30通过后移动梁111和前移动梁117放置在一级纵向调节机构10上的一级滑轨113上，并实现上部整体的一级纵向运动。一级纵向调节机构10及其上部整体通过十字交叉升降调节机构40支撑于自行走底盘70上，实现整个多维度调节平台的长距离移动及全向运动。这样实现了自行式多维度调节平台的设计。

参阅图5-图6。安装部件通过前支撑611和后可调拉杆支撑612支撑连接于二级纵向调节机构20上。安装时，通过二级纵向调节机构20实现二级纵向运动，二级纵向运动通过二级调节手轮224、传动链223，链轮222，带动二级传动螺杆221，并推动支撑连杆213带动滑轮组件211沿导轨212运动，从而使安装部件运动。二级纵向调节机构20通过前轴承座232和后轴承座231及二级承载架233与方向微调机构50的前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520上支点分别相连。

参阅图7-图8。方向微调运动通过前升降手轮511和后升降手轮512驱动推动装置（前推动装置518，后推动装置517）带动前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520，将沿前支撑导轨514和后支撑导轨516的水平运动转换为垂直升降运动。以后比例连杆支撑机构520的升降运动为例，后比例连杆支撑机构520主要由后固定铰点522、后支撑导轨516、后滑块铰点521、长连杆524和短连杆523组成。后比例连杆支撑机构（520）相连后固定铰点522通过横向铰接底座下部相连滑块铰点521，活动装配在后滑块铰点521滑道中的后支撑导轨（516），通过螺栓连接在移动承载架（321）上。传动过程为：后升降手轮512驱动后推动装置517带动后滑块铰点521沿后支撑导轨516运动，在长连杆524和短连杆523的作用下（长连杆与短连杆的长度比为2:1），将后滑块铰点521的平移运动转换为长连杆524上支点的垂直运动。在相同起时高度上，当两前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520发生相同升降位移时，则机构上部整体垂直升降动作；当两前比例连杆支撑机构510和后比例连杆支撑机构520发生不同升降位移时，则发生俯仰运动；当左侧前比例连杆支撑机构510与右侧前比例连杆支撑机构510发生不同升降位移时，则发生横滚运动。

方向微调机构50连接在其移动承载架321上，并通过前转轴322、压紧装置323和后转轴324连接支撑在横向调节机构30上。横向调节机构30主要由前螺杆机构314、后螺杆机构311、内滑块315、内滑轨313和移动支板312组成，内滑轨313固定连接在前移动梁117和后移动梁111上，内滑块315固定连接在移动支板312上。横向运动通过调整前螺杆机构314和后螺杆机构311带动内滑块315及与内滑块相连的移动支板312使横向调节机构30沿装配的内滑轨313运动，当螺杆伸缩相同长度时，则带动横向调节机构30上部整体作横向平移运动，当螺杆伸缩长度不同时，则带动横向调节机构30上部整体作横向航向运动。

参阅图9-图10。一级纵向调节机构10的前移动梁117和后移动梁111均装有移动组件112，一级滑轨113放置在一级承载架116上，一级承载架116底部装有连接座118和移动支点滑轨119用于与十字交叉升降调节机构40相连。通过一级调节手轮114带动长螺杆机构115并推动前移动梁117和后移动梁111上部整体沿一级滑轨113纵向移动，由于一级纵向运动距离较长，因此增设了驱动电机和手/自切换装置，从而实现手/自双操作。

参阅图11-图12。一级承载架116上的连接座118和移动支点滑轨119分别与十字交叉升降调节机构40的固定支点412和移动支点411相连，并通过叉架421连接于自行走底盘70上。升降运动时，油泵电机422驱动液压缸423作伸缩运动，叉架421上部的固定支点412固定不动，移动支点411沿移动支点滑轨119作平移运动，改变叉架的角度使得升降高度变化，从而带动其上部整体作升降运动，为保证可靠性，仍设置了手动泵及手/自切换装置，从而实现手/自双操作。自行走底盘主要由底盘架714、万向轮713、舵轮712和支腿711组成，通过控制舵轮实现任意方向的行走运动。支腿711用于安装时使多维度调姿平台与地面刚性连接，减少安装过程的晃动量。

以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。