液壓集成塊智能校驗系統(tǒng)理論與關鍵技術研究.pdf

1、液壓集成塊被廣泛應用在液壓系統(tǒng)當中，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護方便、泄漏少、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化等優(yōu)點。液壓集成塊設計的關鍵在于如何獲得一個最優(yōu)的外部布局和內(nèi)部布孔的集成方案。然而，由于液壓集成塊的復雜性，目前的優(yōu)化設計主要致力于布局布孔方案的全局性尋優(yōu)搜索上，而面向工程實踐需求的設計結(jié)果校驗工作仍處在初步階段，并具有較大局限性，更未就其中的相關理論與關鍵技術進行深入的研究。為滿足加工、制造以及應用過程中對元件布局以

2、及管網(wǎng)流場動態(tài)性能的實際需求，需要針對設計結(jié)果做全方位的校驗，系統(tǒng)地檢驗實用功能、性能和品質(zhì)。本文結(jié)合國家自然科學基金項目，緊密聯(lián)系工程實際，以完成集成塊設計結(jié)果的校驗為目標，深入研究集成塊校驗理論與關鍵技術，開發(fā)出集成塊智能校驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠較準確地完成對設計結(jié)果的校驗及評價，并實現(xiàn)了液壓集成塊從設計到應用的一體化過程。 全面總結(jié)液壓集成塊設計的復雜性以及實際生產(chǎn)應用中對集成式液壓系統(tǒng)的各項要求，指出，針對液壓集成塊設計結(jié)果

3、的幾何結(jié)構(gòu)約束與性能約束校驗，是集成式滾壓系統(tǒng)設計過程中的一個關鍵環(huán)節(jié)及需要很好解決的研究課題。在此基礎上，分析優(yōu)化設計過程中約束條件的多語義性，以及對產(chǎn)品設計知識進行數(shù)學抽象的局限性，引入廣義校驗的概念，并將其涵蓋于產(chǎn)品設計的全生命周期內(nèi)的全部約束校驗?；诖烁拍?，深入研究其中的相關理論及關鍵技術，并探索開發(fā)集成塊智能校驗系統(tǒng)。 根據(jù)液壓集成塊智能校驗系統(tǒng)的功能需求，運用基于功能驅(qū)動的系統(tǒng)規(guī)劃原理，全面進行液壓集成塊校驗系統(tǒng)的

4、總體規(guī)劃，并確定該集成系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和工作流程。明確提出該系統(tǒng)應其備虛擬現(xiàn)實設計功能、管網(wǎng)性能校驗功能、虛擬裝配功能以及設計結(jié)果輸出及管理功能。采用科學、合理的手段對各組成部分進行銜接與協(xié)調(diào)。在此基礎上，分別針對各子系統(tǒng)進行功能的詳細設計，分析其中涉及到的主要問題及關鍵技術，為具體實現(xiàn)液壓集成塊校驗系統(tǒng)奠定基礎。 為準確描述液壓集成塊內(nèi)部管網(wǎng)的動態(tài)特性，首先明確管網(wǎng)性能校驗目標，繼而分析了功率鍵合圖方法和計算流體動力學(CFD)

5、方法的優(yōu)勢與各自特點，基于CFD方法能夠從流動機理上對呈紊流狀態(tài)的局部典型流道的阻力特性進行準確數(shù)值描述這一特點，提出以功率鍵合圖方法為基礎，結(jié)合CFD方法進行液壓集成塊管網(wǎng)的建模及仿真研究的實施策略。采用模塊化自動建模技術，通過自動分析管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建立并求解管網(wǎng)數(shù)學模型，從而獲得管網(wǎng)的動態(tài)性能響應曲線及相關指標。研究實踐表明，該方法可較準確地獲取管網(wǎng)流場的動態(tài)性能指標，并對其相關進行分析，通過探討管網(wǎng)中典型結(jié)構(gòu)的改進對管網(wǎng)系統(tǒng)特性的影響

6、，最終實現(xiàn)將集成塊結(jié)構(gòu)設計與孔道網(wǎng)絡流場性能仿真融合為一體的完整設計過程。 深入了解液壓集成塊在工程實際中的設計經(jīng)驗和準則，提出應用虛擬裝配技術進行集成塊幾何結(jié)構(gòu)校驗這一技術路線。采用面向?qū)ο蟮奶卣髂Ｐ徒⒎椒樘摂M裝配仿真提供具有完備信息的模型支持。在采用拆卸法擬定裝配順序的基礎上，提出了一種面向虛擬裝配的交互式產(chǎn)品裝配順序規(guī)劃方法；并在對裝配路徑規(guī)劃方法進行深入分析的基礎上，采用空間規(guī)劃與A*搜索算法相結(jié)合的方式，形成了液壓

7、集成塊虛擬裝配路徑規(guī)劃策略。在虛擬環(huán)境中應用基于空間約束關系的坐標驅(qū)動技術進行裝配過程動態(tài)仿真，并在裝配過程中實施碰撞干涉檢驗等工作。上述理論及方法的應用，實現(xiàn)了集成塊設計結(jié)果的幾何結(jié)構(gòu)準確校驗，并能夠得到符合工程實際的裝配工藝規(guī)劃結(jié)果。 分析液壓集成塊設計和校驗流程中的信息流向，設計合理的信息結(jié)構(gòu)，建立了設計的全生命周期內(nèi)信息流模型。根據(jù)液壓集成塊設計、生產(chǎn)過程中對設計信息的需求，以元件數(shù)據(jù)、項目數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)信息和三維工程圖、

8、二維工程圖兩類工程圖相結(jié)合的形式，對設計結(jié)果信息予以完整的表達，并進行科學的協(xié)調(diào)與管理。文中對幾種工程圖的實現(xiàn)方法進行了相應介紹。上述研究內(nèi)容及成果能夠全方位地震示液壓集成塊設計結(jié)果，同時也為液壓集成塊自動優(yōu)化設計和智能校驗提供了數(shù)據(jù)支撐。 在上述設計思路和方法的支持下，基于三維參數(shù)化造型軟件MDT平臺，以VisualC++程序設計語言作為編譯工具，以ObiectARX為MDT的二次開發(fā)工具，開發(fā)出智能校驗軟件原型系統(tǒng)，成功實現(xiàn)