機械產品設計缺陷的辨識模型與方法及其在機械傳動系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、機械產品的驗證工作是機械產品設計過程中的重要環(huán)節(jié)，由于驗證系統(tǒng)的不完備性常導致其不能及時地發(fā)現(xiàn)機械產品設計中存在的缺陷，降低了機械產品的設計和開發(fā)效率，增加了機械產品設計成本?；诹悴考O計參數(shù)之間的約束關系所建立的設計缺陷辨識模型，可在機械產品的設計階段快速查找和準確定位出機械產品中存在的設計缺陷，有效提高機械產品的設計質量和開發(fā)效率。論文以機械傳動系統(tǒng)為研究對象，建立了其約束模型，分別對其強度設計缺陷、裝配設計缺陷和可加工性設計缺陷

2、等設計缺陷的辨識模型與修正方法進行了較為深入系統(tǒng)的研究。
　　1.基于非圓直齒輪副主從動輪之間的約束模型，提出了非圓直齒輪副的設計缺陷辨識模型與修正方法。分析了非圓直齒輪和高階橢圓錐齒輪節(jié)面產生不連續(xù)點和尖點的原因，給出了判斷其節(jié)面出現(xiàn)不連續(xù)點的準則。針對高階阿基米德螺線錐齒輪和高階二次曲線錐齒輪設計過程中節(jié)面出現(xiàn)的尖點問題，采用刀具節(jié)面替換非圓錐齒輪尖點處的節(jié)面，實現(xiàn)了對其節(jié)面尖點設計缺陷的修正。
　　2.提出了基于回歸分

3、析模型的機械產品設計缺陷辨識方法。以球籠式等速萬向聯(lián)軸器為研究對象，將其內外溝道的接觸應力作為強度判斷的依據(jù)，將歷史設計方案中影響零部件接觸應力的設計參數(shù)作為因變量，建立接觸應力與各相關影響因素的回歸方程，通過擬合后的回歸方程分析各因素對內外溝道強度的影響程度，計算出各影響因素的最大擬合誤差值。將新設計方案中影響零部件接觸應力的設計參數(shù)代入回歸方程，求得參數(shù)設計值與回歸方程的輸出值之間的差值，將此差值與回歸方程最大擬合誤差值進行對比分析

4、，辨識出了球籠式等速萬向聯(lián)軸器設計中存在的強度設計缺陷。
　　3.提出了基于驗證樹模型的機械產品裝配設計缺陷的辨識方法。針對機械產品設計中的裝配約束驗證問題，采用構造裝配約束驗證樹的方法，將機械產品設計中存在裝配約束關系的信息存儲在樹的節(jié)點中，將修改后的設計參數(shù)存入修改器，使用監(jiān)視器來監(jiān)視修改器內容的變化并對驗證樹進行實時更新，通過驗證分析器調用監(jiān)視器中堆棧信息來決定驗證工作的啟停，實現(xiàn)了裝配約束關系的動態(tài)、關聯(lián)驗證。開發(fā)了一個動

5、態(tài)關聯(lián)式裝配驗證原型系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)對驅動腿筒件裝配體進行了設計缺陷辨識。
　　4.研究了基于約束關系網的機械產品設計缺陷辨識模型與修正方法。提出了機械產品裝配設計參數(shù)與其約束判定函數(shù)的關聯(lián)方法，研究了裝配約束關系網中節(jié)點的數(shù)據(jù)結構，給出了裝配約束關系網的構建方法，描述了裝配約束關系網的禁忌表訪問方式，在此基礎上提出了基于裝配約束關系網的裝配設計缺陷的辨識模型與方法。從裝配約束關系網中的設計缺陷節(jié)點出發(fā)，以約束路徑的權值之和為目標

6、函數(shù)，采用蟻群算法對裝配設計缺陷的修正路徑進行了優(yōu)化，采用該方法對膜片離合器進行了裝配設計缺陷的辨識與修正。
　　5.提出了基于人工免疫原理的機械產品設計缺陷辨識方法。將機械產品中零部件的幾何約束關系規(guī)約為設計缺陷判別函數(shù)，在對零部件的幾何約束編碼的基礎上建立了機械產品的裝配約束關系矩陣，采用有向圖存儲裝配約束關系矩陣信息，有向圖中的節(jié)點標識零件編號，節(jié)點的數(shù)據(jù)結構存儲零件的設計參數(shù)，弧的權值標識幾何約束的類型。將有向圖中弧的權值

7、作為抗原，設計缺陷作為抗體，依據(jù)抗原基因與抗體基因的親和度來決定抗體的變異規(guī)則，通過對抗體的剪切、拼接與替換等變異操作來識別抗原，基于對有向圖中弧的權值的解碼分析實現(xiàn)了機械產品設計缺陷的動態(tài)辨識。
　　6.提出了高階非圓齒輪副的根切、齒頂過切和節(jié)曲線干涉等設計缺陷的仿真驗證辨識方法。建立了非圓錐齒輪齒廓產形刀具的精確數(shù)學模型，基于非圓齒輪與其齒廓產形刀具之間以及主從動輪節(jié)曲線之間的嚙合關系，提出了高階非圓錐齒輪的齒廓產形算法和主從