航空装配抗振外骨骼减振器参数设计

利用双直角坐标法求解抗振外骨骼辅助铆接的人机耦合力学模型,根据拉格朗日原理建立铆接工具水平方向和垂直方向的运动微分方程,得到影响抗振外骨骼减振性能的减振器参数。基于人机耦合力学模型和现有外骨骼样机参数,以标准正交表L 16(45)设计5因素4水平的正交仿真试验,分析减振器参数对抗振外骨骼减振性能的影响。ADAMS仿真试验结果表明:减振器参数对水平方向力F x和合力均值μF影响显著,而对竖直方向力F y影响较小;减振器参数对F x的影响显著性排序为:l 1>c 2>k 1>k 2>c 1,对μF的影响显著性排序为:l 1>c 2>k 2>k 1>c 1;减振器安装位置l 1是F x和μF的主要影响因素,试验范围内的最佳参数组合为l 1(4)k 1(4)k 2(4)c 1(4)c 2(4)。试验结果确定了减振器参数对减振性能的影响,为减振器参数设计及类似的减振结构设计提供参考依据。

航空装配抗振外骨骼动力学建模

为了指导航空装配抗振外骨骼结构设计,根据拉格朗日原理建立抗振外骨骼辅助铆接操作的平面多方向2自由度非线性人机耦合振动模型,将铆枪弧形振动位移分解为水平方向和竖直方向的直线位移,得到两个方向上的运动微分方程及其非线性刚度和阻尼分量。提出一种逆向仿真法,利用仿真拟合结果逆向推导人体手臂在水平方向和竖直方向的等效刚度和阻尼。在ADAMS中建立仿真模型,将仿真结果与数值计算结果进行对比,结果表明:数值计算结果与仿真结果有相同的变化趋势,振幅在0.2 Hz处达到极大值,且在振动频率高于10 Hz时,两者具有较高的吻合度。仿真模型验证了理论模型的准确性,研究成果为抗振外骨骼双平行四边形弹簧连杆减振机构及类似减振结构的设计提供了理论依据。

航空装配抗振外骨骼减振性能试验研究

为评估抗振外骨骼降低航空装配动力工具振动的能力,模拟航空装配铆接工艺,设计抗振外骨骼减振性能试验,提出利用穿戴和未穿戴抗振外骨骼状态下,铆接期和铆接间期不同姿势压强信号的均值及姿势权重综合评估外骨骼减振性能的加权平均法。结果表明:抗振外骨骼降低了试验人员1所受59.9%的铆枪振动和50.4%的铆枪冲击手掌压强,及试验人员2所受49.5%的铆枪振动和36.9%的铆枪冲击手掌压强;减振性能与穿戴外骨骼铆接间期压强在0.01水平上显著负相关,而与未穿戴外骨骼铆接间期压强、铆接操作姿势不存在相关性;抗振外骨骼能够降低50%以上的铆枪振动,对于铆接装配工人手臂有重要的保护作用。