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。     

面向虚拟装配公差建模方法的研究

阐述了虚拟装配系统中公差建模的基本方法,建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型,利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息,利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。     

装配形位尺寸链与装配体配合特性计算

论述了装配形位尺寸链中形位公差环的表示形式与环型判别规则、装配体装配形位尺寸链图绘制与装配配合特性计算的方法等．     

采用自适应遗传算法的机床公差分配研究

针对当前机床几何精度建模忽视装配过程中的调整量,以及机床公差分配时缺乏科学可行的方法问题,利用状态空间模型描述机床实际装配过程,考虑装配过程中的调整控制量,建立了更加准确的机床装配精度模型,并引入种群多样性指标,构建了用于机床公差分配的自适应遗传算法。以TGK46100精密卧式坐标镗床为研究对象,建立了装配精度要求与基础大件角度误差之间的映射关系,以零件加工总成本最小为目标函数,采用构建的自适应遗传算法,完成了该机床基础大件角度公差的分配。结果表明:与不考虑装配调整量的偏差累积方法相比,该方法放宽了零件加工精度,最大放宽幅度达到了36.4%,平均放宽幅度为12.0%,从而在满足最终装配精度要求的前提下,降低了零件加工制造成本,为机床公差分配提供了更加准确的精度建模方法和可行合适的公差分配方法。     

几何精度设计中的新概念——理论边界与公差原则的关系

决定配合性质的间隙或过盈的大小,不仅与尺寸误差有关,还与零件的形位误差有关。以往,对于形位误差的影响往往未能引起注意,因而常常影响配合性能,有时甚至发生装配困难。本文根据尺寸、形位误差的综合效应,提出了综合公差带的概念,在此基础上阐明了最大实体状态边界、实效边界以及公差分配原则等应用的新概念。同时,通过示例说明了几何精度的没计方法。该文涉及的内容是正确进行几何精度设计所必须具备的基本知识。     

舱盖链连接环的优化设计

舱盖链连接环结构复杂,用传统的经验设计难以得到精确的零件尺寸,通过Pro/E的零件建模、尺寸关系设定以及有限元分析,可得到精确的设计尺寸,从而缩短设计周期,提高设计精度,节省材料,降低成本。     

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.     

考虑焊接变形的装配偏差分析在动力集中型动车组中的应用

焊接是列车车体装配过程中应用最为广泛的连接方式,焊接变形会对动车组装配尺寸精度产生较大的影响.针对动车组侧墙窗口模块焊接装配尺寸控制问题,利用热弹塑性有限元法提取3种典型焊接接头的固有应变,并基于固有应变法得到窗口模块的焊后变形量;结合三维尺寸装配偏差分析,最终给出计及焊接收缩量变化的侧墙窗口模块的偏差结果.将模拟结果与实测数据进行对比分析,结果表明:考虑焊接变形因素的装配偏差模拟结果与实际测量值较为吻合,故该方法可对动车组侧墙窗口模块的焊接装配偏差进行有效且准确的预测.     

带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障分析与改进验证

带弹簧片高压转子连接螺栓组件由D头螺栓和弹簧片激光熔焊组成,其因结构简单、设计精巧等原因,在国内外各型发动机上广泛使用。为彻底解决各型发动机带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障问题,以某型发动机故障件为基础,通过断口宏微分析、金相检查、焊接深度测量、温度场评估、材料选用分析、结构尺寸分析、有限元仿真计算、分解/装配过程分析等方法,对带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障进行全面的研究,最终定位了故障的根本原因：螺栓组件焊接深度不足且存在明显的焊接薄弱处;螺栓组件弹簧片因结构设计不合理,导致自锁螺母分解/装配过程中弹簧片承受不合理扭矩,当扭矩过大时,焊接薄弱处因应力超限而过载破坏。从结构设计、制造工艺等方面给出相应的改进措施,改进后的螺栓组件未再出现裂纹故障,证明了故障定位的准确性和改进措施的有效性。     

直接线性化方法及其在液体火箭发动机管路装配中的应用

对直接线性化方法(DLM)推导出的装配敏感矩阵进行分析,利用极值法和统计法分别给出了空间装配尺寸链装配极限偏差的计算公式;同时,分析了液体火箭发动机的管路装配问题,指出控制管路装配一致性的关键是控制管路接口法兰在空间的相对形位关系的一致性,并利用DLM进行理论分析,以指导火箭发动机的实际管路装配.结果表明,经过DLM理论分析并控制管路接口法兰在空间的相对形位关系后,发动机管路几何形状的一致性得到了明显改善.     

两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构误差建模及精度设计

为提高多操作模式并联机构末端位姿精度,确定各误差源对机构末端误差的影响规律及其最优值,以一种两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构为对象,研究其误差建模及其零件公差优化设计方法。运用矢量法建立了可兼顾两种操作模式的机构位置逆解模型;基于R(SS)_2支链和R(RR)_2(RR)_2支链的误差模型,建立了2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构两种操作模式统一的整机误差模型。提取不同操作模式下2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构末端不可补偿误差,建立了末端不可补偿误差与各误差源的映射关系。基于灵敏度分析得到了两种操作模式下各误差源对末端不可补偿误差的影响规律,结果表明影响机构末端位姿精度的关键误差源共有23项。综合考虑两种操作模式下机构末端位姿精度,提出了以各零件尺寸误差灵敏度系数为权重系数而构造的机构尺寸公差总和最大为目标函数的精度优化模型。通过算例得到在给定精度条件下各关键误差源尺寸最优公差,为机构零件制造装配提供依据。     

直线滚动导轨的装配精度与钢球直径

基于对高精度哥德式沟槽直线滚动导轨副装配尺寸链的综合分析，给出导轨副装配精度与钢球直径之间的关系，提出保证钢球过盈量、导轨轴与滑块间相对位置等精度要求的选配方法     

公差原则在装配精度设计中的应用分析

本文分析了公差原则在装配精度设计中的应用,为机械设计人员指出了在装配精度设计过程中,除了给出尺寸公差要求外,还应考虑形位公差要求。     

直线滚动导轨的装配精度与钢球直径

基于对高精度哥德式沟槽直线滚动轨副装配尺寸链的综合分析，给出导轨副装配精度与钢球直径之间的关系，提出保证钢球过盈量、导轨轴与滑块间相对位置等精度要求的选配方法。     

用于机械系统精度预测的理想表面法

为了实现复杂机械系统的精度预测,提出了一种能够综合考虑尺寸、形位公差的精度预测方法.将零部件的实际配合面抽象为理想配合面,用单位法矢量表示位置和方向,在刚体条件下从设计信息中获取理想配合面的单位法矢量.采用齐次转换矩阵的方法,得到各零件坐标系之间的转换矩阵,根据系统末端功能面在基准坐标系下单位法矢量的变动范围,分析系统末端功能面的空间位置分布范围和分布规律,从而实现了对机械系统的精度预测.以某型圆柱磨齿机的砂轮修整器为例,进行了3 000次的模拟公差分析计算,得到了工作点位置分布云图和概率密度曲线,与不考虑形位公差精度预测结果的对比表明,该方法能够综合考虑尺寸和形位公差,得到的公差分析结果更接近实际生产情况.     

直八型机自封活门的技术改进

活门装配（开关组件）的密封性试验是直八型机长期遗留的技术难题，给飞机交付转场带来不便，影响其质量和交付进度。本文通过对自封活门的多次对比试验以及工艺分析，采取了定制专用工装保证动作零件的形位公差、控制零件交付状态保证装配关键部位的配合位置精度等措施，提高了试验合格率，使质量趋于稳定，确保了生产进度。     

基于SolidWorks的链传动装置参数化建模与运动仿真

运用SolidWorks软件对标准化滚子链链轮完成参数化建模,实现在方程式中改变齿数、节距及最大滚子直径等基本尺寸参数即可完成链轮建模的目的,大大提高链轮建模效率。根据链轮参数选取链条链号建立链节的三维模型,采用链阵列配合关系实现链条装置的快速建模,并依据链传动装置零件间关系完成链传动装置的装配建模。利用SolidWorks Motion模块实现了链传动装置的运动仿真,为进一步对链传动的运动特性和力学特性分析提供有益的参考。     

公差尺寸链分析在起落架联动设计中的应用

本文分析了某机型前起落架联动机构运动原理,研究了制造装配公差对联动机构的影响。通过尺寸链原理计算了各个装配点公差以及零件尺寸公差造成的起落架收起位置和放下位置偏差,进一步计算了舱门开度的偏差,从而设计起落架舱门的预留间隙。     

尺寸链在钳工实习中的巧妙应用

巧妙利用尺寸链,可以使钳工装配和零件加工变得得心应手,从而提高零件精度,减轻工人劳动强度。     

卡尔曼滤波在精密机床装配过程误差状态估计中的应用

针对精密机床装配偏差控制问题,在借鉴多工位装配中薄壁件装配偏差控制方法的基础上,建立了精密机床装配过程中偏差传递的状态空间模型,并提出了一种利用卡尔曼滤波实现对装配误差进行最优估计的新方法。首先,根据机床结构建立基准传递链,将零件关键特征在基础坐标系中位姿误差定义为状态变量,引入状态空间方程描述装配过程中的偏差传递,实现对装配工艺过程的数学表达。然后,基于状态空间模型,将当前装入零件加工误差作为系统输入误差,以当前装配步的测量结果为观测值,通过卡尔曼滤波计算装配误差最优估计值以及相应协方差矩阵,实现装配过程中装配误差的估计。最后,应用该方法对精密坐标镗床装配过程进行计算,结果表明:与传统公差分析计算方差相比,经过卡尔曼滤波计算得到最终装配状态估计误差的方差减小了63%,说明该方法用于评价装配过程中偏差累积是有效的,能为优化装配工艺和机床装配调整工艺提供有效指导。