2018年, 第17卷, 第3期　刊出日期：2018-06-05

  

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精密装配专辑
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  面向多种复杂零件的高精度人机协同装配系统

  叶鑫, 刘玉红, 张之敬, 吴飞飞, 何理

  导航与控制. 2018, 17(3): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.001

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  实现复杂三维结构体及小刚度零件的自动装配是极其困难的,为了解决此类零件难以夹持以及夹持变形的难题,分别设计了针对复杂结构的本体件快换夹持器和针对小刚度零件的气囊柔性夹持器以及针对微小平板类零件真空吸附式夹持器,并融合高精度调整技术以及合理的检测技术,设计了一台面向多种复杂零件的高精度人机协同装配系统。使用Abaqus仿真计算了气囊柔性夹持器对小刚度零件夹持变形的影响,零件特征面的弹性变形仅为1μm。通过装配间隙仅为3.2μm的轴孔对位装配实验,证明了该装配系统能完成零件间2μm~3μm高精度装配。该装配系统能够解放劳动力,提高生产装配的自动化。
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  某卫星群J30JHT型电连接器开口挡圈脱落问题分析及工艺优化

  刘玉刚, 徐波涛, 方志开, 万毕乐, 隆昌宇

  导航与控制. 2018, 17(3): 7-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.002

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  某批产型号卫星群总装中,J30JHT型电连接器的精密插拔装配过程因其附属开口挡圈极易发生脱落而备受关注。为确保该型电连接器总装插拔过程的质量安全,提升卫星群批产总装工艺稳定性,必须提出防止其开口挡圈脱落的有效工艺方法。首先对该型电连接器的装配结构组成特点进行了简要介绍,然后对其开口挡圈脱落问题开展了故障树分析及技术定位,并对其插拔装配关键工艺过程的传力特性开展了详细分析。之后通过总结提炼成熟总装工程实践经验,归纳提出了该型电连接器精密插拔装配过程最佳工艺方法以及防开口挡圈脱落的工艺优化控制措施。最后通过某批产型号卫星群试验星总装工程的实践验证,证明所提工艺优化方法构思精巧,逻辑严谨,工艺参数稳定完备,能够确保该型电连接器精密插拔装配作业过程的质量安全。
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  微小精密机电系统螺纹连接机构精准装配技术

  陈剑, 朱林波, 张培源, 张进华, 洪军

  导航与控制. 2018, 17(3): 18-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.003

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  针对微小精密机电系统中装配连接性能不一致、可靠性差等问题,以某微型挠性摆式加速度计的恒力锁紧机构为例,从装配结构优化、装配工艺精细化设计、装配连接可靠性等3个方面回顾了国内外研究现状,并论述了从这3个方面入手解决恒力锁紧机构载荷精准形成与保持的可行性。结合锁紧机构中被连接组件具有不同材料属性的“三明治”式结构,以及该机构具有多材料、异型异构、跨尺度变形的复杂几何与装配特性,提出了“由内向外”锁紧载荷设计和“由外向内”锁紧载荷保障的解决思路,旨在实现某微型挠性摆式加速度计装配连接性能的高可靠性与高保持性,并以此提升该型加速度计的零偏稳定性。
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  基于制造特性的马达轴孔装配有限元分析

  马兆利, 金鑫, 肖木峥, 张秋爽, 刘志华

  导航与控制. 2018, 17(3): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.004

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  基于Pro/E逆向工程技术构建了实际马达轴孔装配体的三维模型,以Abaqus仿真软件为平台,建立了考虑制造特性的有限元仿真模型,开展了关键零部件制造特性对整个装配体力学特性的影响研究。对比了存在制造误差和无制造误差情况下的接触面应力分布及马达轴质心偏移,结果表明制造误差对马达轴孔装配精度和马达质心位置有显著影响且不容忽视。分析了螺钉装配力水平、拧紧顺序及大小和分布状态对马达轴质心偏移的影响规律,得出了几何结构刚度是影响Z向质心偏移的决定性因素,并依据其余方向的质心偏移确定了合适的螺钉拧紧顺序和预紧力优化方法,为提高装配精度和控制马达质心位置的装配工艺优化方法提供参考依据,保证了精密马达系统运行的可靠性和稳定性。
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  粘接剂对摆部件影响分析

  侯文超, 刘晓东, 王宪东, 聂鲁燕

  导航与控制. 2018, 17(3): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.005

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  石英摆部件装配中,通常使用粘接剂实现石英摆片与力矩线圈骨架的定位与粘接。不同粘接剂具有不同的粘接特性,不同的粘接特性对摆部件的影响也不相同。对4种常用粘接剂的粘接特性进行了测试,并对4种粘接剂对摆部件应力的影响进行了仿真分析,相关测试数据和仿真结果均表明,不同类型粘接剂的粘接特性有明显差异,对摆部件应力的影响也呈现出不同规律。综合来看,在0℃~80℃的加速度计工作温度范围内,6101型粘接剂的粘接特性最佳,对摆部件应力的影响也最小。
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  基于航天应用焦距可调镜组装配应力优化

  李龚浩, 唐晔, 李鹤, 吕琦

  导航与控制. 2018, 17(3): 38-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.006

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  研究了一种航天用可手动调节焦距瞄准镜的设计和装配过程。针对航天产品可靠性要求高、环境条件恶劣、外界应力条件复杂的特殊情况,从保证高安装精度 (光轴对三处基准面平行度误差均小于10″,Y、Z向安装精度高于±0.05mm)和光学性能的角度出发,对加工应力、装配应力、外界环境应力3种应力对产品性能的综合影响进行了深入探讨。得出3种应力对产品的影响方式和相互之间的关系,并结合有限元模拟进行分析与验证。再以分析结果为依据,从设计角度优化装配过程,得出应力最优的装配方式。并以同样的理论基础,设计了专用的镜组装配工装,以减小镜组装配调整时所带来的装配应力,得到了良好的光学成像效果。
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  面向单目立体视觉的立方镜图像处理技术

  蒋志广, 张云峰

  导航与控制. 2018, 17(3): 44-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.007

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  面向单目视觉辅助光电准直仪对立方镜进行准直的需求,研究针对立方镜图像的数字图像处理技术。采用Canny边缘检测方法得到灰度图像中的边缘信息,借助Hough变换按照直线程度的强弱对边缘信息进行分类提取,得到图像中立方镜棱边对应的直线信息。按照偏角与截距对棱边直线信息进行分类排序,结合先验知识得到立方镜角点对应的配对相交直线,对配对直线求交点得到立方镜角点在图像中的位置,得到的立方镜棱边及角点信息为后续的立方镜位姿计算提供了基础数据。
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  激光投影技术在飞机导管支架安装中的研究与应用

  王声, 吴军豪, 牛润军, 梁泽荣, 肖望东

  导航与控制. 2018, 17(3): 48-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.008

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  导管的取制工作已经成为制约飞机批产能力提升的重要瓶颈之一。飞机生产现场进行导管安装时需统筹安排、合理布局,一般遵循电缆让导管和支架、导管让支架的原则,因此导管支架位置的确定与否成为影响导管取制的重要因素之一。目前,导管支架安装手段落后,安装精度不高,支架位置变化频繁,导致导管实样更改的次数频繁,从而在整体上延误与影响飞机制造交付周期。激光投影技术采用数字化定位手段,对导管支架的理论位置进行三维投影,从而使导管安装支架得到有效地控制与固化,缩短飞机导管取制周期,提升安装质量与精度。
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  空间站吊装安全监测系统研制及应用

  刘孟周, 张成立, 万毕乐, 王鹏飞, 李明利

  导航与控制. 2018, 17(3): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.010

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  分析了空间站舱段吊装过程的特点,对比多种测量方案后,提出了基于多模式集成测量的吊装安全监测系统方案,分步实现吊装过程的实时监测。通过对吊装过程关键数据的采集与解析,获取吊装舱段与停放件的相对位姿,以三维可视化的方式显示作业过程,同时进行安全阈值示警,定量引导与辅助航天器舱段吊装作业过程。通过实验室和实际使用,验证了设计方案的可行性及测量精度。与传统的监测系统设计相比,具有功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、成本低和操作简便等显著优点。
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  某涡扇发动机齿轮箱组件精密装调技术

  周建华

  导航与控制. 2018, 17(3): 61-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.009

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  分析某涡扇发动机齿轮箱组件的结构特点和装调工艺难点,提出了齿轮箱组件精密装调的关键技术,制定了合理的装调技术方案,采用理论计算和分析、工艺试验等方式开展齿轮侧隙检测、弧齿锥齿轮侧隙调整、接触印痕检测与调整等关键技术研究。通过设计专用测量装置实现了弧齿锥齿轮侧隙检测,研究弧齿锥齿轮侧隙调整方法,进行了侧隙变化量的理论计算并开展工艺试验对理论计算结果进行验证,得到了弧齿锥齿轮轴向位移与侧隙变化量之间的数值关系,为弧齿锥齿轮侧隙调整提供依据。分析了弧齿锥齿轮接触印痕影响因素,采用着色检查进行弧齿锥齿轮接触印痕检测,并开展工艺试验研究接触印痕的调整规律,通过对工艺试验结果进行分析总结并结合锥齿轮接触印痕理论变化规律,得到了弧齿锥齿轮接触印痕调整的半定量规律。通过研究突破了齿轮箱组件精密装调技术瓶颈,完成一台合格产品的装配和调试。
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  温度载荷作用下胶接位置误差对精密马达系统运动精度稳定性影响机理

  陈骁, 张之敬, 金鑫, 肖木峥, 马兆利

  导航与控制. 2018, 17(3): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.011

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  研究了温度场作用下胶接位置误差对精密马达系统运动精度稳定性的影响问题。在对精密马达系统的结构分析基础上,简化并建立了马达系统的胶接部件“圆环-框架”的胶接有限元仿真模型,分析了仿真模型的收敛性,进行仿真并得到了带有装配位置误差的胶接结构热应力场的形成机理以及位置误差对马达系统精度稳定性的定量影响规律。圆环的热应力主要来源是使用的胶和金属件的热膨胀系数相差较大,从而引起的热变形不协调。圆环装配偏心每增加10μm,会导致圆环在半径方向有10nm数量级的质心位移。在经历一定的温度循环之后,圆环偏心每增加10μm会导致在半径方向产生1nm数量级的质心位移,这会对马达系统的运动精度以及精度稳定性产生不利影响。根据研究结论,在实际装配生产的过程中,应当严格控制装配偏心量,以减小胶接位置误差对马达系统的影响。
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  面向航天器在轨装配的数字孪生技术

  张玉良, 张佳朋, 王小丹, 陈锡宝, 刘检华

  导航与控制. 2018, 17(3): 75-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.012

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  构建航天器在轨维修维护能力是确保空间系统长期稳定工作的有效途径,而对于空间环境中的在轨装配过程的模拟、监控、诊断和预测,目前的研究尚处于探索阶段,研究成果相对较少且缺乏整体解决方案。提出采用构建航天器数字孪生体的方式,来抽象表达航天器完成在轨装配的过程、状态和行为。首先分析了在轨装配航天器的结构组成及功能需求,然后系统阐述了航天器数字孪生体的数据组成、实现方式和作用,最后给出了航天器数字孪生体在设计、制造和在轨服务阶段的实施途径,并对航天器数字孪生体的作用进行了总结和展望。
其他
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  半球谐振陀螺技术发展趋势

  贾智学, 付丽萍, 任佳婧

  导航与控制. 2018, 17(3): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.013

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  半球谐振陀螺 (Hemispherical Resonator Gyroscope, HRG)是一种高可靠、长寿命、高精度的振动陀螺,具有一系列独特优势,适宜于空间领域。简要叙述了半球谐振陀螺的工作原理,对半球谐振陀螺的优势和关键技术进行了阐述,介绍了国内外发展现状和国外主要应用方向,以及半球谐振陀螺技术的发展趋势。
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  精密导航系统监测数据的模糊综合评价模型设计

  邹岩, 张娜, 严小军, 耿振野

  导航与控制. 2018, 17(3): 88-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.014

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  为保证精密导航系统测试的客观性和科学性,针对现有导航系统的测试环境,设计了以AHP-模糊综合评价为架构的监测数据模糊评价模型。同时提出了综合模糊算子的方法,用以改善多个监测指标在评价结果合成时由于部分评价指标权重不突出而导致的整体评价不严谨的问题。最后利用最小置信度准则来验证评价结果,保证其有效性。通过算例验证可知,评价结果可以反映监测数据所对应的测试状态及性能,这为精密导航系统的测试提供了有效的测试分析和调试建议。
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  车载单天线GPS/MEMS-SINS组合对准算法

  夏宇飞, 余超, 陈雯

  导航与控制. 2018, 17(3): 97-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.015

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  捷联式惯性导航系统(SINS)需要精确的初始姿态信息进行姿态、速度和位置解算,而微机电系统(MEMS)惯性传感器由于精度限制无法完成自对准。为了解决这个问题,提出一种基于单天线GPS测姿和MEMS-SINS的组合对准算法。采用单天线GPS在载体稳定协调运动条件下给出粗略的航向角信息,进行姿态粗对准。在精对准阶段,使用GPS提供的载体的航向角、位置和速度信息作为观测量,建立Kalman滤波器,对捷联式惯性系统的误差项进行估计,得到精确的姿态矩阵(DCM),完成对准。经过仿真和车载试验验证,对准后的俯仰角和横滚角均方误差在0.1°内,航向角均方误差在0.5°以内。表明算法可以在运动条件下完成载体的对准要求,有一定的实用价值。
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  浅析减小三自由度陀螺传感器零位的工艺方法

  李婧, 张义福

  导航与控制. 2018, 17(3): 106-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2018.03.016

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  介绍了三自由度陀螺应用特点,简述了角传感器结构及工作原理。从设计理念和实际制造工艺过程分别分析了零位超差、斜率不对称的原因,针对理论上存在的零位偏差从工艺上采用选配方法实现满足对称设计目的,以期望减小传感器零位,提高传感器输出的陀螺零位精度。经实践验证,工艺选配控制方法和流程有效,效果明显,可供其他陀螺借鉴应用。