機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計缺陷的辨識模型與方法及其在機(jī)械傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

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

2、等設(shè)計缺陷的辨識模型與修正方法進(jìn)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(shè)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(chǎn)生不連續(xù)點(diǎn)和尖點(diǎn)的原因，給出了判斷其節(jié)面出現(xiàn)不連續(xù)點(diǎn)的準(zhǔn)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(shè)計過程中節(jié)面出現(xiàn)的尖點(diǎn)問題，采用刀具節(jié)面替換非圓錐齒輪尖點(diǎn)處的節(jié)面，實(shí)現(xiàn)了對其節(jié)面尖點(diǎn)設(shè)計缺陷的修正。
　　2.提出了基于回歸分

3、析模型的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)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(nèi)外溝道的接觸應(yīng)力作為強(qiáng)度判斷的依據(jù)，將歷史設(shè)計方案中影響零部件接觸應(yīng)力的設(shè)計參數(shù)作為因變量，建立接觸應(yīng)力與各相關(guān)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(nèi)外溝道強(qiáng)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(shè)計方案中影響零部件接觸應(yīng)力的設(shè)計參數(shù)代入回歸方程，求得參數(shù)設(shè)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(jìn)行對比分析

4、，辨識出了球籠式等速萬向聯(lián)軸器設(shè)計中存在的強(qiáng)度設(shè)計缺陷。
　　3.提出了基于驗(yàn)證樹模型的機(jī)械產(chǎn)品裝配設(shè)計缺陷的辨識方法。針對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的裝配約束驗(yàn)證問題，采用構(gòu)造裝配約束驗(yàn)證樹的方法，將機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中存在裝配約束關(guān)系的信息存儲在樹的節(jié)點(diǎn)中，將修改后的設(shè)計參數(shù)存入修改器，使用監(jiān)視器來監(jiān)視修改器內(nèi)容的變化并對驗(yàn)證樹進(jìn)行實(shí)時更新，通過驗(yàn)證分析器調(diào)用監(jiān)視器中堆棧信息來決定驗(yàn)證工作的啟停，實(shí)現(xiàn)了裝配約束關(guān)系的動態(tài)、關(guān)聯(lián)驗(yàn)證。開發(fā)了一個動

5、態(tài)關(guān)聯(lián)式裝配驗(yàn)證原型系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)對驅(qū)動腿筒件裝配體進(jìn)行了設(shè)計缺陷辨識。
　　4.研究了基于約束關(guān)系網(wǎng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計缺陷辨識模型與修正方法。提出了機(jī)械產(chǎn)品裝配設(shè)計參數(shù)與其約束判定函數(shù)的關(guān)聯(lián)方法，研究了裝配約束關(guān)系網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，給出了裝配約束關(guān)系網(wǎng)的構(gòu)建方法，描述了裝配約束關(guān)系網(wǎng)的禁忌表訪問方式，在此基礎(chǔ)上提出了基于裝配約束關(guān)系網(wǎng)的裝配設(shè)計缺陷的辨識模型與方法。從裝配約束關(guān)系網(wǎng)中的設(shè)計缺陷節(jié)點(diǎn)出發(fā)，以約束路徑的權(quán)值之和為目標(biāo)

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

7、作為抗原，設(shè)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(quán)值的解碼分析實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)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(shè)計缺陷的仿真驗(yàn)證辨識方法。建立了非圓錐齒輪齒廓產(chǎn)形刀具的精確數(shù)學(xué)模型，基于非圓齒輪與其齒廓產(chǎn)形刀具之間以及主從動輪節(jié)曲線之間的嚙合關(guān)系，提出了高階非圓錐齒輪的齒廓產(chǎn)形算法和主從