机械产品几何精度设计中的多目标公差优化技术

发布时间：2017-10-26 09:28

  本文关键词：机械产品几何精度设计中的多目标公差优化技术

  更多相关文章： 公差优化 小位移向量 公差转换 多目标 小生境粒子群算法

【摘要】：在航天航空等复杂机械产品的生产过程中，由于其结构的复杂性，易出现装配精度难以满足要求的情况。因此，如何在产品的设计阶段对公差设计方案进行优化，从而提高产品的一次装配成功率和装配精度，，显得尤为必要。本文结合航天航空等复杂机械产品的实际工程需求，对几何精度设计中的多目标公差优化技术展开研究，论文主要研究工作如下： （1）介绍了公差优化技术的研究背景、相关技术研究现状。结合公差建模、公差转换和公差优化模型及算法的国内外现状分析，指出了公差优化技术存在的主要问题，并给出了论文的课题来源和研究意义。 （2）分析了面向公差优化的精度信息建模技术。以特征几何变动对称李子群的分类为基础，利用小位移向量对公差的变动作用进行解析，并根据公差域的类型和范围对小位移向量的大小进行求解。 （3）研究了基于公差变动域的几何公差转换方法。针对不同类型的基准几何和功能几何，对功能几何被约束的自由度进行解析；根据基准选择原则、基准完备性和冗余性确定转换后的定位基准及公差类型；并利用几何公差累积方程实现公差值的求解。 （4）研究了基于小生境粒子群算法的公差优化方法。构建了以加工-公差成本、质量损失成本、公差敏感稳健性为优化目标,以装配功能要求和经济加工能力为约束条件的公差多目标优化模型；基于Pareto和小生境的概念对标准粒子群算法进行改进，并设计了算法流程。 （5）作为上述研究成果的工程实践，自主设计并开发了产品公差优化原型系统，详细论述了软件的开发背景、体系结构、功能模块和实现方法，并结合实例对提出的技术和方法进行了验证。 最后，对全文进行了总结，并对下一步的研究工作和相关技术发展方向进行了展望。
【关键词】：公差优化 小位移向量 公差转换 多目标 小生境粒子群算法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V22;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 公差建模12-14
• 1.2.2 公差转换14-15
• 1.2.3 公差优化模型及算法15-19
• 1.2.4 存在的问题19-20
• 1.3 课题来源与研究意义20-21
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 研究意义20-21
• 1.4 主要研究内容及论文结构框架21-23
• 第2章 面向公差优化的精度信息建模技术23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 航空航天产品结构的特点23-24
• 2.3 基于特征的几何精度信息表达24-26
• 2.4 尺寸公差变动作用解析26-27
• 2.5 几何公差变动作用解析27-34
• 2.5.1 形状公差27-30
• 2.5.2 方向公差30-31
• 2.5.3 位置公差31-33
• 2.5.4 跳动公差33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 基于公差变动域的几何公差转换方法35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 基准体系约束方向解析35-39
• 3.2.1 几何特征被约束自由度解析35-38
• 3.2.2 功能几何被约束自由度解析38-39
• 3.3 基准体系转化39-42
• 3.3.1 基准完备性39-40
• 3.3.2 基准冗余性40-41
• 3.3.3 基准选择原则41-42
• 3.4 几何公差求解42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 基于小生境粒子群算法的多目标公差优化47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 多目标优化的相关概念47-48
• 4.3 公差多目标优化模型48-53
• 4.3.1 加工成本函数49-50
• 4.3.2 质量损失成本函数50-51
• 4.3.3 公差敏感稳健性函数51-52
• 4.3.4 约束条件52-53
• 4.4 多目标粒子群优化算法53-58
• 4.4.1 个体历史最优位置的更新55-56
• 4.4.2 全局最优位置的更新56
• 4.4.3 精英解集的更新56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 原型系统开发与应用59-75
• 5.1 引言59
• 5.2 系统概况59-60
• 5.2.1 系统的开发和运行环境59-60
• 5.2.2 系统开发的总体目标60
• 5.3 系统分析60-64
• 5.3.1 系统总体业务流程60-61
• 5.3.2 系统功能模块61-62
• 5.3.3 系统体系结构62-64
• 5.4 系统设计64-67
• 5.4.1 系统框架设计64
• 5.4.2 面向对象建模64-67
• 5.5 系统实现及实例67-74
• 5.5.1 精度信息建模67-69
• 5.5.2 公差转换及规范性检查69-71
• 5.5.3 公差优化71-74
• 5.6 本章小结74-75
• 总结与展望75-77
• 总结75-76
• 展望76-77
• 参考文献77-82
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姬舒平,孙宏伟,马玉林,蔡鹤皋;一种新的公差优化数学模型的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2000年03期

2 刘玉生,杨将新,吴昭同,高曙明;CAD系统中公差信息建模技术综述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年11期

3 匡兵;黄美发;钟艳如;;尺寸公差与形位公差混合优化分配[J];计算机集成制造系统;2008年02期

4 李中凯;谭建荣;冯毅雄;方辉;;基于拥挤距离排序的多目标粒子群优化算法及其应用[J];计算机集成制造系统;2008年07期

5 付颖斌;江平宇;刘道玉;;多工序尺寸及公差优化[J];计算机集成制造系统;2009年01期

6 刘玉生,高曙明,吴昭同,杨将新;基于特征的层次式公差信息表示模型及其实现[J];机械工程学报;2003年03期

7 张博,李宗斌;采用多色集合理论的公差信息建模与推理技术[J];机械工程学报;2005年10期

8 郑丞;金隼;来新民;李余兵;;基于非合作博弈的公差分配优化[J];机械工程学报;2009年10期

9 吴玉光;;基于工序要求的夹具定位方案自动规划方法[J];机械工程学报;2010年11期

10 巢炎,杨将新,吴昭同,王移凤;基于公差的自动定位设计研究[J];农业机械学报;2005年10期

本文编号：1098062