独立后悬架装配单元划分与装配序列规划研究及应用
发布时间：2021-07-18 14:18
装配序列规划是指以高效率、高质量以及低成本为目标对装配体内零件的装配顺序进行规划设计。装配序列规划自动化是实现智能工厂装配自动化的关键技术,是提高企业生产效率和产品质量的重要手段。本文分析了装配序列规划方法现状及其不足之处,以汽车典型零部件独立后悬架为研究对象,分析其装配特点,进行了装配序列规划方法与关键技术的研究工作,形成了一套从产品建模、装配单元划分到装配序列规划的装配序列规划自动化方法,并开发了装配工艺规划子系统。论文首先建立了独立后悬架的装配模型并提出了基于装配关系等级化的装配单元划分方法。对装配序列规划所需的装配信息进行了分析,建立了基于装配邻接矩阵、装配关系矩阵和装配体无向图结构的独立后悬架装配模型;同时针对独立后悬架的装配特点,通过轴向包围盒技术建立独立后悬架的非正交干涉矩阵。结合独立后悬架装配模型和权值理论完成了装配关系的等级化;依据装配关系等级充分考虑装配关系在装配过程的重要性,对装配关系赋予权重,确定了装配单元的基础件;利用装配单元基础件结果、零件之间的等级关系和干涉矩阵实现了独立后悬架装配单元的合理、快速划分。然后,在分析了蚁群算法的优缺点之后,提出了基于改进蚁群...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
独立后悬架无向图
20例如，如图2-3所示为独立后悬架的制动盘结构爆炸图，以零件3为装配目标，分析其与零件2的干涉情况。通过碰撞干涉理论判断可知，零件3沿-y方向装配时与零件2不发生干涉，沿其余正交方向装配时均与零件2发生干涉，则有I23x=1，I23(-x)=1，I23y=1，I23(-y)=0，I23z=1，I23(-z)=1。1-防尘板，2-轮毂轴承，3-制动盘图2-3制动盘爆炸图2.4.1.2非正交干涉矩阵大部分的装配体的零件均可以在±x，±y，±z六个正交方向完成装配，而对于一些形状不规则的装配体，其中存在一些零件不能沿±x，±y，±z六个正交方向完成装配，需要沿非正交方向完成装配。对于这样的装配体，在进行装配干涉检查时，正交干涉矩阵不能完整的表示其所有零件的装配干涉情况。为了正确表达复杂装配体的零件装配干涉情况，需要引入相对坐标系，建立扩展干涉矩阵，也称为非正交干涉矩阵，具体的在2.4.3小节进行介绍。2.4.2包围盒技术针对复杂的几何对象，用比其体积稍大的简单几何体将其完全包围起来，用于包围几何对象的几何体称为包围盒，该技术称为包围盒技术。包围盒技术是完成装配体的零件装配干涉检查，生成干涉矩阵的前提条件和关键技术，其基本思想是将不规整零部件按一定规则用几何体完全包围，在利用碰撞干涉方法检验零部件之间的干涉情况。包围盒技术的简单性与包裹性相互矛盾，包围盒越简单，其体积就越大，对零部件的包裹性越差，不能很好的反应零部件的实际干涉情况；包围盒越复杂，其体积越小，对零部件的包裹性越好，但是生成过程便越困难，所需要的技术也越复杂。因而合理选择包围盒可以有效提高生成干涉矩阵的合
231-副车架，2-下臂图2-5非正交装配方向零件为解决装配方向为非正交方向的零件装配表达问题，对于零件2增加一个局部坐标系（u，v，w），如图2-5所示。u为副车架对下臂的几何约束方向，v为下臂可以从副车架拆卸出来的方向，w方向根据右手定则进行确定。通过干涉检查可知，下臂沿-v方向装配时与副车架不发生干涉；副车架沿v方向装配时与下臂不发生干涉。则有，装配方向坐标系需要在绝对坐标系的基础上添加非正交方向v，即为（x，y，z，v）。设装配体P的装配方向坐标系为（x，y，z，r1，r2，…，rn），方向k={x，y，z，r1，r2，…，rn}，非正交干涉矩阵用NIM（Nonorthogonalinterferencematrix）表示，其中Iijk为零件j沿k方向装配时与零件i的干涉情况，判断的方式如式（2-9）所示[53]：j1k0kiijkjiPPIPP=，零件沿方向装配时与零件发生干涉，零件沿方向装配时与零件不发生干涉(2-9)则装配体在方向k的非正交干涉矩阵为NIMk，如式（2-10）所示：12111k121221222k12nknkkknknnknknnkPPPPIIIPIIINIMPIII=(2-10)一般情况下，方向k的非正交干涉矩阵存在NIM+k与NIM-k两个，依据式（2-9）的判断方式可以知道，只需判断Pj沿方向k装配与Pi的干涉情况Iijk便可以得到Iji(-k)，它们是等价的，即Iijk=Iji(-k)。在求解出干涉矩阵NIM+k之后，通过对其进行转置即可得到NIM-k，即NIM-k=(NIM+k)T。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传蝙蝠算法的选择性拆卸序列规划[J]. 朱卓悦,徐志刚,沈卫东,杨得玉. 浙江大学学报(工学版). 2018(11)
[2]装配序列规划中子装配体自动生成的算法[J]. 吴擎,黄伟军,王铁南. 机械设计与研究. 2018(01)
[3]基于装配关系的装配单元划分方法研究[J]. 李欢欢,舒启林. 沈阳理工大学学报. 2017(06)
[4]基于改进粒子群算法的多工位装配序列规划[J]. 刘江伟,郭宇,查珊珊,王发麟,章诗晨. 计算机集成制造系统. 2018(11)
[5]基于离散粒子群算法的装配序列规划[J]. 常建娥,杭雨薇,莫易敏,张峰,胡克金. 机械制造. 2017(08)
[6]元动作装配单元误差传递模型及有效路径求解方法[J]. 刘英,孙云艳,张根保,冉琰. 重庆大学学报. 2017(03)
[7]基于图论的产品拆卸顺序规划[J]. 杨光,王成恩,马明旭,黄志东,齐秀彪,赵亮,杜运普. 机械设计与研究. 2016(05)
[8]基于改进遗传算法的装配序列优化[J]. 杨威,孟冠军,曹文钢,谢坤峰,于鹏飞. 机械传动. 2016(09)
[9]拆卸序列规划中子装配体的识别与生成[J]. 陈建,张胜良,李鑫,陈琨. 工程设计学报. 2016(01)
[10]某航天产品装配单元参数化设计及评估[J]. 姜康,王婷,贾坤,王磊. 航空制造技术. 2015(15)
博士论文
[1]复杂产品装配序列规划方法研究[D]. 李明宇.华中科技大学 2013
[2]单元化装配规划关键技术研究[D]. 周炜.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]基于自适应混沌粒子群算法的装配序列规划研究[D]. 梁丽芬.中北大学 2016
[2]基于改进蚁群算法的装配序列规划研究[D]. 耿燕华.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3289742
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
独立后悬架无向图
20例如，如图2-3所示为独立后悬架的制动盘结构爆炸图，以零件3为装配目标，分析其与零件2的干涉情况。通过碰撞干涉理论判断可知，零件3沿-y方向装配时与零件2不发生干涉，沿其余正交方向装配时均与零件2发生干涉，则有I23x=1，I23(-x)=1，I23y=1，I23(-y)=0，I23z=1，I23(-z)=1。1-防尘板，2-轮毂轴承，3-制动盘图2-3制动盘爆炸图2.4.1.2非正交干涉矩阵大部分的装配体的零件均可以在±x，±y，±z六个正交方向完成装配，而对于一些形状不规则的装配体，其中存在一些零件不能沿±x，±y，±z六个正交方向完成装配，需要沿非正交方向完成装配。对于这样的装配体，在进行装配干涉检查时，正交干涉矩阵不能完整的表示其所有零件的装配干涉情况。为了正确表达复杂装配体的零件装配干涉情况，需要引入相对坐标系，建立扩展干涉矩阵，也称为非正交干涉矩阵，具体的在2.4.3小节进行介绍。2.4.2包围盒技术针对复杂的几何对象，用比其体积稍大的简单几何体将其完全包围起来，用于包围几何对象的几何体称为包围盒，该技术称为包围盒技术。包围盒技术是完成装配体的零件装配干涉检查，生成干涉矩阵的前提条件和关键技术，其基本思想是将不规整零部件按一定规则用几何体完全包围，在利用碰撞干涉方法检验零部件之间的干涉情况。包围盒技术的简单性与包裹性相互矛盾，包围盒越简单，其体积就越大，对零部件的包裹性越差，不能很好的反应零部件的实际干涉情况；包围盒越复杂，其体积越小，对零部件的包裹性越好，但是生成过程便越困难，所需要的技术也越复杂。因而合理选择包围盒可以有效提高生成干涉矩阵的合
231-副车架，2-下臂图2-5非正交装配方向零件为解决装配方向为非正交方向的零件装配表达问题，对于零件2增加一个局部坐标系（u，v，w），如图2-5所示。u为副车架对下臂的几何约束方向，v为下臂可以从副车架拆卸出来的方向，w方向根据右手定则进行确定。通过干涉检查可知，下臂沿-v方向装配时与副车架不发生干涉；副车架沿v方向装配时与下臂不发生干涉。则有，装配方向坐标系需要在绝对坐标系的基础上添加非正交方向v，即为（x，y，z，v）。设装配体P的装配方向坐标系为（x，y，z，r1，r2，…，rn），方向k={x，y，z，r1，r2，…，rn}，非正交干涉矩阵用NIM（Nonorthogonalinterferencematrix）表示，其中Iijk为零件j沿k方向装配时与零件i的干涉情况，判断的方式如式（2-9）所示[53]：j1k0kiijkjiPPIPP=，零件沿方向装配时与零件发生干涉，零件沿方向装配时与零件不发生干涉(2-9)则装配体在方向k的非正交干涉矩阵为NIMk，如式（2-10）所示：12111k121221222k12nknkkknknnknknnkPPPPIIIPIIINIMPIII=(2-10)一般情况下，方向k的非正交干涉矩阵存在NIM+k与NIM-k两个，依据式（2-9）的判断方式可以知道，只需判断Pj沿方向k装配与Pi的干涉情况Iijk便可以得到Iji(-k)，它们是等价的，即Iijk=Iji(-k)。在求解出干涉矩阵NIM+k之后，通过对其进行转置即可得到NIM-k，即NIM-k=(NIM+k)T。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传蝙蝠算法的选择性拆卸序列规划[J]. 朱卓悦,徐志刚,沈卫东,杨得玉. 浙江大学学报(工学版). 2018(11)
[2]装配序列规划中子装配体自动生成的算法[J]. 吴擎,黄伟军,王铁南. 机械设计与研究. 2018(01)
[3]基于装配关系的装配单元划分方法研究[J]. 李欢欢,舒启林. 沈阳理工大学学报. 2017(06)
[4]基于改进粒子群算法的多工位装配序列规划[J]. 刘江伟,郭宇,查珊珊,王发麟,章诗晨. 计算机集成制造系统. 2018(11)
[5]基于离散粒子群算法的装配序列规划[J]. 常建娥,杭雨薇,莫易敏,张峰,胡克金. 机械制造. 2017(08)
[6]元动作装配单元误差传递模型及有效路径求解方法[J]. 刘英,孙云艳,张根保,冉琰. 重庆大学学报. 2017(03)
[7]基于图论的产品拆卸顺序规划[J]. 杨光,王成恩,马明旭,黄志东,齐秀彪,赵亮,杜运普. 机械设计与研究. 2016(05)
[8]基于改进遗传算法的装配序列优化[J]. 杨威,孟冠军,曹文钢,谢坤峰,于鹏飞. 机械传动. 2016(09)
[9]拆卸序列规划中子装配体的识别与生成[J]. 陈建,张胜良,李鑫,陈琨. 工程设计学报. 2016(01)
[10]某航天产品装配单元参数化设计及评估[J]. 姜康,王婷,贾坤,王磊. 航空制造技术. 2015(15)
博士论文
[1]复杂产品装配序列规划方法研究[D]. 李明宇.华中科技大学 2013
[2]单元化装配规划关键技术研究[D]. 周炜.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]基于自适应混沌粒子群算法的装配序列规划研究[D]. 梁丽芬.中北大学 2016
[2]基于改进蚁群算法的装配序列规划研究[D]. 耿燕华.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3289742
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