本课题来源于国家重大科研项目“神光—III”工程,该工程主要研制惯性约束聚变激光装置以用于核反应的研究,其对激光装置的要求很高,要保证多路激光聚焦到靶球内一点来引发核反应。因此,OM2组件作为靶球上重要的激光导引装置,装配要求很高。OM2组件共分为四部分,靠矩形截面的轴孔连接,总长约11m,总重约5t。利用传统的装配方式,在复杂的靶场的环境中进行安装时,很难在满足高精度要求的同时完成大尺寸、大质量的组件装配。所以,本文采用了混合柔顺装配,一种新的装配方式,并基于轴孔定位对轴孔装配过程进行了力学分析。柔顺装配包含主动柔顺装配和被动柔顺装配,其中主动柔顺的装配效果受限于传感器,而大尺寸的零件相较于小尺寸的零件对传感器的布置形式,精度,种类及数目都提出了较高的要求,较难实现。而被动柔顺装置既要有高精度对应的高刚性,又要具备一定的柔性,导致其专用性强,实用性低,使用范围也受到限制。结合OM2组件和柔顺装配的特点,本文设计了适合于OM2组件装配的基于力学传感器和柔顺弹簧的混合柔顺装配方案,其中主动柔顺系统用于轴孔定位和角度位姿偏差调整,被动柔顺用于位移偏差调整,此时系统只需要提供抵进力,柔顺弹簧会在倒角的作用力下产生变形,从而使轴朝着孔的轴心方向移动以完成装配。该装配方案一方面降低了主动柔顺中对传感器的要求,简化了控制系统;另一方面使系统具有高的装配精度。本文规划了六自由度柔顺机构的运动,建立了OM2组件安装工况的力学分析模型,并在此基础上计算出了在主动柔顺装配中力传感器的支反力与OM2组件轴孔相互作用力以及位姿之间满足的关系式,从而总结出了轴孔相对位置的判定方案。该方案可以分别区分出轴相对孔的接触形式是一点接触、两点接触、三点接触还是边接触,并且判断出对于矩形轴与孔没有四点接触。同时利用力传感器检测的信息设计出了基于谢国芳公式求解欧拉角的位姿调整策略,并计算了柔顺弹簧的刚度。最后,本文运用ADAMS动力学仿真软件对OM2组件轴孔柔顺装配过程进行了运动模拟,有效地验证了本文理论结果的可行性。