基于偏差传递的多工位装配过程质量评估模型

针对多工位装配系统中尺寸偏差传递的特点,建立了一种新的装配过程质量评估模型.首先分析了多工位装配系统的偏差源,研究了多工位装配尺寸偏差传递关系,构建了偏差流传递的状态方程.然后从过程系统本身寻找影响偏差传递和累积的特征参数来评价系统的装配质量特性,通过对尺寸偏差传递模型推导引出工位系数矩阵,经过合并变换求出各工位的系数矩阵的最大特征值,再乘以偏差精度权因子来建立装配质量评估模型,进而提出用装配偏差指数来衡量装配工艺过程的优劣.最后通过实际零件的装配过程说明该模型和装配偏差指数的应用方法.     

基于小数据集贝叶斯网络建模的偏差源诊断方法

针对装配过程尺寸偏差的小样本检测条件,提出了基于条件独立性检验的结构学习算法,结合柔性装配偏差关系模型,推导了贝叶斯网络子节点的先验条件概率,将小数据集与先验概率融合并获得贝叶斯网络参数,实现了装配偏差影响因素的贝叶斯网络建模,并用于某车型侧围装配过程的偏差源诊断.结果表明,所提出的偏差源诊断方法具有较高的准确性.     

机械装配偏差源及其偏差传递机理研究

分析和研究机械装配偏差源和偏差传递机理用于机械装配精度的预测,机械装备的偏差源按照装尺寸、形位精度、定位精度等影响装配功能的因素可以大致分为三类,即装配位置偏差、几何位偏差和几何形状偏差,建立偏差源的统一表达形式,分析机械装配中零件之间和零件内部的偏差传递机理以及相互作用,明确机械装配中偏差传递的偏差流类型,偏差流可通过偏差向图来进行表达,通过建立机械装配偏差有向图来表达偏差传递和装配功能之间的关系。本文就机械装配精度预测进行简单的说明,着重介绍了机械装配偏差源及其类型,并对机械装配偏差源偏差的传递机理进行了研究。     

基于偏差向量的机器人装配系统误差分析

机器人装配系统中，装配误差是影响装配质量的重要因素。在分析了机器人装配过程各种误差的基础上，用偏差向量建立了装配误差的模型。基于刚体运动学原理，研究了装配工夹具的姿态偏差对零件配合面位置偏差的影响，推导了配合件和基础件相应配合面的位置和姿态偏差的计算公式,建立了机器人装配系统零件配合过程的误差分析模型。实例计算表明，该模型物理意义明确，通用性强，是系统评价机器人装配系统装配质量的基础。     

非线性尺寸链卷积算法的计算偏差修正

在统计公差卷积算法中,非线性装配函数的线性化会使计算结果产生偏差,并影响公差分析的精度.为了减小非线性装配函数线性化所产生的计算偏差,提出了一种偏差修正方法,分析了修正偏差的原理.该方法可有效地提高公差分析的精度,并用实例说明了该方法的有效性.     

多开孔耐压柱壳多目标稳健性优化

为提高多开孔耐压柱壳设计效率,进行了设计变量的灵敏度分析和降维处理.利用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,对样本点进行了计算、分析及拟合,得到了精度满足工程需要的近似模型.建立了多开孔耐压柱壳确定性多目标及多目标稳健性优化模型,分别进行了确定性多目标优化、3σ稳健性优化和6σ稳健性优化的求解,采用最小距离法确定了相应的优化方案.结果表明:6σ优化与3σ对比,在质量增加的同时,极限载荷有所增加;3σ优化与确定性多目标优化对比,质量和极限载荷增加幅度较大,说明必须增加设计参数值以适应结构稳健性要求的提高,从而导致质量增加,6σ优化所有约束函数和目标函数的质量水平都有了提高,多数设计变量的质量水平提高到了6σ以上.可见6σ的稳健性优化可大幅提高多开孔耐压柱壳的稳健性.     

面向过程的多工位薄板装配公差综合

针对多工位薄板装配过程,建立了一种新的公差综合方法.通过分析夹具定位偏差与公差的关系,利用偏差流传递的状态空间模型建立了公差综合的约束函数,以制造成本为目标函数,利用Matlab实现了优化的公差综合方法,同时研究了过程损失对产品质量的影响.结果表明,该方法在确保装配质量的前提下,显著降低了制造成本.     

基于ANFIS的电动赛车加速驱动控制的优化

为提高赛车在中低速下的加速能力,针对传统模糊控制依赖操作人员的经验、控制精度较低等缺点,提出一种基于自适应神经模糊推理系统的电动赛车加速驱动控制优化方法。该方法以当前加速踏板开度对应的最高车速为驾驶员期望车速,以驾驶员期望车速与实际车速的偏差及其变化率为输入变量,以加速踏板修正系数为输出变量,将加速踏板修正系数与当前加速踏板开度相乘得到修正后的加速踏板开度。Matlab/Simulink仿真与实车测试结果表明:在对加速踏板采用相同的操作控制下,优化后的驱动控制方法增加了赛车加速踏板的开度;在加速结束时刻,赛车车速的仿真值较优化前提高209%,实测值较优化前提高174%。     

基于6σ稳健性方法的汽车行驶平顺性优化

建立某轿车11自由度的整车平顺性模型,以各个座椅垂向加速度均方根最小为优化目标,以各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件,结合蒙特卡罗方法和6σ稳健性优化技术,分别对悬架参数进行多目标确定性优化和稳健性优化,分析设计变量波动对优化结果的影响.优化结果表明:优化后的整车平顺性明显提高;稳健性优化结果比确定性优化结果具有更高的稳健性和可靠性.     

基于仿生学车身制造偏差的有限元分析

为了解决传统车身制造偏差控制的自适应性及鲁棒性较差问题,将仿生学应用于车身装配偏差控制.在研究压电主动构件工作原理的基础上建立仿生智能偏差控制系统,利用仿生单元模拟各影响因素,采用有限元分析软件分析车身零件点焊装配过程中的应力和应变数值,以确定车身制造过程中的各偏差源.仿真实例结果表明,基于仿生学的有限元车身偏差控制能够有效降低车身制造偏差,并可以为车身制造偏差的仿生控制系统设计提供理论指导,也是一种有效改善车身制造质量的新方法.     

基于物理规划的模糊稳健优化设计

为了改进提高产品性能稳健性的工程设计方法,将稳健设计中的容差和所要达到的优质品率作为两个目标函数,建立了模糊稳健双目标优化设计模型,并应用物理规划方法进行求解。通过对齿轮传动装置装配尺寸链的稳健优化设计,给出了具体的分析求解过程。实例表明,该文所提出的方法是可行的。     

侧围外板冲压工艺稳健性优化设计

为了评价随机因素波动对覆盖件冲压成形质量影响,以侧围外板成形为例,在有限元仿真模型基础上,将实验设计、响应面法相结合,获得不考虑材料性能波动条件下最优工艺解;在此基础上通过蒙特卡洛法构建质量指标均值与标准差响应面模型,获得最优的稳健工艺解.案例表明,稳健性设计方法能够显著降低零件缺陷率,具有很好的可靠性.该方法还可应用在产品设计阶段,评估工艺、材料性能波动对冲压质量的影响,减少调试周期.     

基于合作博弈的公差稳健设计方法

结合合作博弈理论和装配产品公差稳健设计建模,提出一种基于Nash仲裁均衡的公差稳健设计方法.首先将考虑稳健设计要求的装配产品质量与成本视为多目标优化对象,通过建立博弈决策方、效用函数,对各博弈方策略进行归属分类,将装配质量和成本多目标优化问题转化为多目标博弈决策问题,并建立相应的博弈模型及效用矩阵,最后采用合作博弈中的Nash仲裁法进行优化求解.该方法应用于车身前端装配总成的公差设计案例,通过与单目标优化方法比较,说明了其工程应用的有效性.     

稳健设计中的稳健可行性分析

针对稳健设计中的约束可行稳健性问题,提出了一种新的稳健优化设计方法。通过分析不确定因素对约束的影响,提出了利用最大波动分析计算在不确定性因素影响下约束的最大波动量,将该变化量作为惩罚项添加到原约束中,构造了两级优化数学模型。顶级优化是在原有常规优化的数学模型基础上添加了稳健可行性的判断指标,次级优化用来判断稳健性指标的值。与其他方法比较,该方法不需要知道不确定因素的概率分布和约束的梯度信息。实例结果证明该方法是可行的。     

Optimization of Quality Consistency Problem of Electromechanical Component due to Manufacturing Uncertainties with a Novel Tolerance Design Method

The consistency problem caused by uncertainties in manufacturing process is a significant factor influencing the quality of electromechanical components. Currently, there are two approaches for reducing the influence of uncertainties. The first one is to improve the resistance capability of design scheme by using robust parameter design（ RPD） method with nonlinear feature of controllable factors. The second one is to control the influence of uncertainties by using robust tolerance design（ RTD） method with quality loss function,setting the optimal tolerance with the minimum total product loss as the objective. However, as for the electromechanical component, it is difficult to achieve nonlinear region owing to the restrictions of design parameters. In addition,the establishment of cost function in manufacturing process is also confronted by practical difficulties. In order to solve the quality consistency problem under the influence of manufacturing uncertainties,a novel tolerance design method was proposed for the electromechanical components. Through the experiment design and contribution rate analysis, key factors influencing the quality consistency were determined,and the tolerance allocation scheme was confirmed according to the consistency objective of quality.Then, quality distribution characteristics before and after the consistency optimization were analyzed and verified through the Monte Carlo stochastic simulation. The application result of electromagnetic relay proves the effectiveness of the method proposed in this paper.     

车身零件定位方案的多变量稳健设计

在新车型初始设计阶段仅有零件的A面数据或初步结构为已知的情况下，提出了一种在初始设计阶段零件装配的定位方案稳健设计方法，建立了基于刚性零件确定性定位和稳健设计理论的定位方案优化设计模型，使用遗传算法在可行定义域内求解最优定位点的位置，并提取了定位点偏差对整体装配效果的敏感度系数，实现了在优化公差的同时控制生产成本.同时，以某新车型前大灯的定位方案设计为例，验证了所提方法在初始设计阶段的有效性.     

某新能源汽车制动踏板总成轻量化设计

为了校核某新能源汽车制动踏板总成的性能,首先基于Hypermesh软件建立其有限元模型。其次分别对其进行刚度性能分析、强度分析和疲劳分析。结果表明:其最大位移量小于目标值;其最大应力小于材料屈服;其本体及其焊缝的最大损伤值均小于1,三者的分析结果均能够满足设计要求。然后采用Isight集成平台对其进行轻量化设计,得到了其最优的厚度参数,分析结果表明:优化之后其各项性能也可以符合目标要求。最后对其优化方案进行实车试验,并且通过了整车道路验证。     

重力式挡土墙鲁棒性设计

在现有结构可靠度设计理论的基础上提出了基于多目标优化方法和基于结构失效概率置信水平的2种岩土工程鲁棒性设计方法,考虑了岩土力学参数统计特征不确定性对结构失效概率的影响.结合某重力式挡土墙倾覆与滑移2种失效模式,分别运用可靠度设计方法与鲁棒性设计方法进行了挡土墙基本几何尺寸的设计.最后通过对2种设计方法的对比分析验证了岩土工程鲁棒性设计的合理性与重要性.     

基于鞍点逼近的车辆零部件可靠性优化设计

将可靠性理论与优化技术相结合,讨论了车辆零部件的可靠性优化设计问题,提出了可靠性优化设计的数值计算方法.在基本随机参数概率分布已知的前提下,应用鞍点逼近技术,得到了外载荷作用下随机响应的概率密度函数和分布函数.通过与Monte-Carlo方法对比分析,可知利用该方法得到的计算结果精度高,并且计算速度快.因此用鞍点逼近法计算车辆零部件的可靠度为车辆零部件的可靠性优化设计奠定了理论基础,保障了在车辆零部件的可靠性优化设计中迅速、准确地得到车辆零部件的设计信息.     

柔性件装配概念设计偏差分析系统架构

针对概念设计阶段装配公差设计的特点,提出了概念设计车身装配偏差分析系统(AVA),研究了装配顺序、接头类型和装配公差三者的不确定性关系及其对装配最终偏差的影响.通过该系统可以解决关键尺寸在车身装配概念设计阶段成本条件下满足质量要求的装配方案设计,并可以快速实现设计方案的生成、分析与决策.