文档介绍：燕山大学
本科毕业设计(论文)开题报告
课题名称:飞机表面清洗机器人结构设计与分析
学院(系):机械工程系
年级专业:08级机电2班
学生姓名:
指导教师:
完成日期:2012年3月18
日
飞机表面清洗机器人结构设计与分析
课题研究背景
世界经济的繁荣,促进了航空运输事业的飞速发展,飞机作为交通运输的主要工具正发挥着越来越大的作用。飞机在日常使用中经常接触到各种各样的污染物,如飞行时空气中的风沙、灰尘,海上飞行时空气中的盐雾、酸雾等,不仅影响飞机外观整洁,而且会造成机身腐蚀。因此飞机表面清洗作业己成为飞机保养过程中的一个重要环节,它不但使飞机表面清洁美观、有效地缓解和减轻腐蚀,而且可以清除蒙皮表面粘着的污染物对气动特性带来的不良影响,同时能保证起落架收放机构、舵轴颈部位和活动翼结合部位机构的正常运动,对提高机上电子设备的感应灵敏度也有一定好处。
随着城市现代化程度的提高,对飞机外观质量和清洁度要求愈来愈高。国外民用飞机一般每隔l0日至15日必须定期清洗一次,我国军用飞机推荐的清洗周期一般为较好地区90天、中等地区45天、恶劣地区15天、沿海地区7天。由于世界各国都在不断装备最新的客货运输飞机及军用飞机,飞机数量不断增加,这就使得飞机表面清洗成为一项繁重、耗时、耗资的工作。此外飞机表面的常规清洗看起来好象颇为简单,实际却是一个很重要、很复杂、技术性很强的工作,不当的清洗方法会对飞机造成新的腐蚀隐患。
随着科学技术的发展及社会的进步,飞机表面清洗的机械化、自动化问题越来越被人们所重视,飞机表面清洗设备已成为现代化机场不可或缺的机械设备。其原因是常规的手工刷洗方法不仅效率低,且难以满足清洗质量要求。利用机械化飞机表面清洗设备不但可以节省劳动力,减轻工人劳动强度,提高清洗质量,而且节约了飞机地面停留时间,提高了经济效益。正因如此,许多大中城市的飞机场开始陆续引进飞机表面清洗设备,对飞机表面清洗设备的需求呈现出不断增长的趋势。
虽然目前飞机表面清洗设备是机场中的重要配套设备,然而自动化、智能化的飞机表面清洗设备一直没有受到足够的重视,这在很大范围内制约了飞机表面清洗设备优势的发挥,使得飞机表面清洗工人的劳动强度和危险性仍然很大,清洗效率也满足不了时代发展的要求。实现飞机表面清洗作业的自动化,用机器人来替代人工清洗操作,将会大大节约劳动力,降低工作人员的劳动强度,提高清洗效率,同时也降低飞机的非营运时间。所以开展机器人飞机表面清洗作业、提高飞机表面清洗作业的自动化水平,是目前急需解决的问题。基于这种现状,国外学者提出了飞机表面清洗设备机器人化的设想。其主体思想就是将机器人技术引入飞机表面清洗设备的自动控制中,使其具有机器人的功能,即在清洗飞机表面时,清洗设备能够按照程序设定的轨迹和位置自动完成飞机表面清洗工作。
目前德国、美国、日本等国家已开展了飞机表面清洗机器人的研究工作,并做了一些有益的尝试,国外实践表明,采用机器人清洗飞机表面一般可提高劳动生产率一倍以上,节约水资源50%以上,降低工程成本50%左右。目前国内对此项技术的研究尚处于空白状态。近儿年来我国航空事业发展很快。伴随着航空事业的迅速发展,飞机表面清洗机器人在我国将会有很大的应用市场。
国内外发展状况和研究成果
飞机表面清洗技术的发展可以分为三个阶段。第一阶段为手工操作阶段,由工人进行清刷工作。第二阶段为机械辅助人工操作阶段,利用专用的清洗机械辅助人工完成大型飞机的清洗任务,工作效率有所提高。第三阶段为自动化清洗作业阶段,自动化机械为飞机表面清洗工作提供了良好的条件和保障。
1、手工操作飞机表面清洗技术
最早的飞机表面清洗是由工人手持单刷进行清洗作业的,如图1所示。
图1 人工清洗飞机表面
清洗大型飞机时主要是借助于高空作业车(如图2、图3所示)等设备进行人工清洗,工人劳动强度大、效率低。清洗一架大型飞机,一个20人的清洗班组要耗时5h,人均挥刷近10000次以上。另外,由于飞机地面停留时间长,经济效益有所降低。
图2 高空作业车图3 高空作业平台
2、机械化飞机表面清洗技术
随着大型飞机的出现以及飞机数量迅速增加,纯粹手工清洗操作已经满足不了时代对飞机清洗的高效率、高质量的要求,从而出现了专门用于飞机表面清洗的专用飞机表面清洗车。目前各飞机场站应用的飞机表面清洗车,如图2、3所示,多数为利用升降平台或举高车改装而成。清洗时靠升降平台或举高车承载清洁工首先利用喷枪喷洗涤剂,然后用高压水枪冲洗,冲不掉的地方或飞机的关键部位用刷子擦去尘土及污物。清洗作业基本还属于手工作业,方法虽简便易行,但劳动强度大,并且清洗时存在着很大的危险隐患。首先,站在升降平台或举高车上的清洁工在高处作业具有