基于SDT的蜗轮蜗杆公差建模及优化
发布时间：2020-11-03 16:18
蜗轮蜗杆是现代机械中应用广泛的一种传动机构,它具有单级传动比大,传动平稳,噪声小以及能够自锁等特点,而精密蜗轮蜗杆作为精密分度或精密运动机构,可以应用于齿轮加工机床、精密分度的加工中心、精密转台及仪器仪表等场合,作为精密机械之王的光栅刻划机,分度系统中的蜗轮蜗杆是其重要组成部分之一,对光栅刻划机工作精度起着重要作用,因此光栅刻划机中的蜗轮蜗杆精度设计十分重要。针对蜗轮蜗杆公差建模问题,分析了基于公差域的公差分类方法,给出了基于小位移旋量理论(Small displacement torsor,SDT)的公差数学建模理论,用基于SDT的变动方程和约束方程对公差进行建模,建立包含中心距偏差、轴交角偏差及中间平面偏差在内的蜗轮蜗杆公差数学模型。基于该模型,将SDT旋量参数变动定义为模型的设计变量,然后对这些设计变量分配相应的变动量,运用蒙特卡洛法进行抽样以模拟实际加工情况,生成变动实例参数,用统计试验法来实现基于SDT的公差数学模型的公差分析。基于传统成本-公差模型以及SDT模型,构建了以各偏差参数为变量,以加工成本最小为优化目标的蜗轮蜗杆公差优化模型,针对该模型,采用了遗传算法对中心距偏差、轴交角偏差、中间平面偏差进行了优化,得到各偏差最优解,最终通过偏差域到公差域映射,获得公差最优解。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG801
【部分图文】：
图 1.1 MIT-B 光栅刻划机Fig1.1 MIT-B grating ruling machine机的研究起步较晚，主要研究单位是长春光机所。出我国第一台光栅刻划机，这台光栅刻划机工作原上的同类光栅刻划机，还是有着不少提升的空间。的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 600gr/m研制成功，名为 2 号机，由于技术水平的限制，够刻划 120×185mm2面积的光栅。通过对 2 号机00mm2面积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到所示。
图 1.1 MIT-B 光栅刻划机Fig1.1 MIT-B grating ruling machine划机的研究起步较晚，主要研究单位是长春光机所。1制出我国第一台光栅刻划机，这台光栅刻划机工作原际上的同类光栅刻划机，还是有着不少提升的空间。该积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 600gr/mm也研制成功，名为 2 号机，由于技术水平的限制，工能够刻划 120×185mm2面积的光栅。通过对 2 号机的300mm2面积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 1图所示。
排序的多目标粒子群算法。该算法采用精英策略，基于个体拥挤距离排序，进行全局最优粒子和外部保留解集的更新，并在算法更新过程中引入小概率变异策略，提高了算法的全局搜索能力，在控制最优解数目的同时，也保证了其收敛性和多样性。张岩基于灰色关联理论通过关联度目标权重系数、引入带变异算子的灰色关联度分析等策略对标准粒子群算法进行改进；同时提出一种质量损失成本和基于装配成本的制造成本的公差多目标优化设计模型，对不同的装配方法约束条件进行了分析[73]。池元成等针对粒子群优化算法易局部收敛的缺点，利用小生境数和交叉选择策略对个体历史最优解集进行更新，有效的克服了标准粒子群算法的缺点，但只适用于单目标优化问题[74]。遗传算法作为智能算法中的一种，在应对复杂系统优化的情况下表现出色，针对传统优化算法对目标函数的苛刻性，遗传算法可以通过对目标函数转换而来的适应度函数进行直接搜索适用于大规模，高度非线性的函数优化，另外传统优化算法搜索过程较慢，通常是从一个初始点开始进行搜索，而遗传算法能同时进行多个点的搜索，运算效率较高。1.4 本文主要研究内容
【参考文献】
本文编号：2868801
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG801
【部分图文】：
图 1.1 MIT-B 光栅刻划机Fig1.1 MIT-B grating ruling machine机的研究起步较晚，主要研究单位是长春光机所。出我国第一台光栅刻划机，这台光栅刻划机工作原上的同类光栅刻划机，还是有着不少提升的空间。的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 600gr/m研制成功，名为 2 号机，由于技术水平的限制，够刻划 120×185mm2面积的光栅。通过对 2 号机00mm2面积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到所示。
图 1.1 MIT-B 光栅刻划机Fig1.1 MIT-B grating ruling machine划机的研究起步较晚，主要研究单位是长春光机所。1制出我国第一台光栅刻划机，这台光栅刻划机工作原际上的同类光栅刻划机，还是有着不少提升的空间。该积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 600gr/mm也研制成功，名为 2 号机，由于技术水平的限制，工能够刻划 120×185mm2面积的光栅。通过对 2 号机的300mm2面积的光栅，并且刻划出的光栅刻线可以达到 1图所示。
排序的多目标粒子群算法。该算法采用精英策略，基于个体拥挤距离排序，进行全局最优粒子和外部保留解集的更新，并在算法更新过程中引入小概率变异策略，提高了算法的全局搜索能力，在控制最优解数目的同时，也保证了其收敛性和多样性。张岩基于灰色关联理论通过关联度目标权重系数、引入带变异算子的灰色关联度分析等策略对标准粒子群算法进行改进；同时提出一种质量损失成本和基于装配成本的制造成本的公差多目标优化设计模型，对不同的装配方法约束条件进行了分析[73]。池元成等针对粒子群优化算法易局部收敛的缺点，利用小生境数和交叉选择策略对个体历史最优解集进行更新，有效的克服了标准粒子群算法的缺点，但只适用于单目标优化问题[74]。遗传算法作为智能算法中的一种，在应对复杂系统优化的情况下表现出色，针对传统优化算法对目标函数的苛刻性，遗传算法可以通过对目标函数转换而来的适应度函数进行直接搜索适用于大规模，高度非线性的函数优化，另外传统优化算法搜索过程较慢，通常是从一个初始点开始进行搜索，而遗传算法能同时进行多个点的搜索，运算效率较高。1.4 本文主要研究内容
【参考文献】
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1 张岩;莫蓉;;基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计[J];计算机集成制造系统;2014年08期
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8 梁浩明;;国内衍射光栅刻划机概况[J];光学机械;1985年06期
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本文编号：2868801
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