三维公差建模与敏感度分析

文章以托克马克装置的中子屏蔽块中的一典型部件为对象,建立了三维公差模型,针对公差分析中的敏感度数值进行了探讨,线性尺寸的敏感度数值为+1～-1之间;角度尺寸的敏感度数值绝对值可以大于1,也可以为0,敏感度数值的绝对值越大,说明该尺寸对装配精度要求影响越大;通过敏感度数值分析,可了解三维尺寸链中影响装配要求的关键尺寸和非关键尺寸,从而为零部件的精度设计优化提供依据。     

机器零件的精度设计

机器精度设计,又称公差设计,其任务就是确定各零件几何要素的公差。并分析了尺寸公差与形状位置公差的关系;形状、位置公差等级及其值的确定;形状、位置误差对零件精度影响。     

浅谈《公差原则》的学习与掌握

尺寸公差和形位公差是机械工业一项基础性技术标准,对实现互换性生产,提高生产质量将起着重要作用。随着现代科学技术的不断发展,对各种机械的加工精度和互换性要求也不断提高,应用尺寸公差和形位公差的重要性也日益明显起来。那么,在零件设计时,对同一要素,怎样根据其功能和互换性的要求给定其尺寸公差和形位公差呢?《公差原则》正是为解决这个问题而产生的,所以《公差原则》的学习和掌握对于机械专业的工程技术人员来说是必须的、重要的。在此,笔者根据长期教学试验,简单的谈谈怎样学习和掌握这部分内容,与大家并探讨。     

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。     

关于公差综合与边界尺寸的分析

自从国家标准“公差与配合”、“形状和位置公差”实施以来,公差带(Tolerance zone)、公差综合以及它们的选用,引起人们的重视。公差带这个概念是十分重要的。它不仅涉及到公差原则(Tolerance Priciples),而且涉及到配合性质和精度设计。公差带和公差综合又与边界尺寸有关,正确理解些这概念与相互关系,对于设计时正确理解既念与相互关系,对于设计时正确综合或分配各项公差以获得良好经济效益有决定性意义。 本文就尺寸公差带、形位公差带、公差综合、边界尺寸以及边界尺寸内的补俊提出一点管见。     

面向特征的公差分析与综合

研究了一种面向特征的公差分析与综合方法，该方法首先建立基于特征的产品信息模型，在此基础上利用人工智能技术建立公差设计的成本─精度模型，并通过优化设计方法优化公差设计。     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.     

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.     

装配尺寸链公差的优化确定

介绍用拉格朗日乘数法则,求解装配尺寸链中组成环公差,弥补了等精度法、等公差法解的不足。此法求得组成环公差是装配总费用最低时的优化值。     

基于专用机床传动精度的尺寸链可靠性设计

利用偏微分方程法求解尺寸链中的公差分配问题,对影响专用机床传动精度的主轴箱体零件进行尺寸链可靠性设计,避免常规平面尺寸链计算方法浪费工艺能力和工艺能力不足的问题.建立以尺寸链中任意一个尺寸环作为函数的数学模型,对其求全微分;采用等公差分配原则对公差进行合理的分配和换算;按实际工程经验确定参数.这种方法不仅使用方便有效,能够满足工艺要求,而且也能够保证通用机床箱体零件的加工质量,为在可靠性设计中定量分析专用机床传动精度提供依据.     

二次均匀B样条曲线的扩展

该文给出三次和四次多项式调配函数,并将之推广得到高次调配函数,它们是二次B样条函数的进一步扩展。基于给出的调配函数,可建立一种带形状参数的分段多项式曲线;调整形状参数可使三次多项式曲线在二次均匀B样条曲线两侧摆动,而四次多项式曲线在三次多项式曲线两侧摆动;最后给出实例,分别利用它们构造出带局部调节参数的G1和G2连续的曲线。     

可转位刀具的动态可靠性灵敏度研究

可转位刀具在断续切削加工时,其主要失效形式是疲劳破损.刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度.以应力-强度干涉模型为基础,建立了可转位刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律.在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导了刀具各设计参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各设计参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线.研究表明,刀具各设计参数的改变对其可靠性的敏感程度大小不一,对敏感参数的选取要加以控制,以提高刀具的可靠度和被加工零件的精度.同时为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论依据.     

基于均匀布点的模拟退火算法

把实验设计中的均匀设计思想引入模拟退火，提出了一种基于均匀设计变量的模拟退火优化方法。该方法根据均匀设计原理在优化模型的设计变量空间内均匀分布一系列点，然后，将可行域内的上述系列布点作为优化计算的系列初始点，并运用模拟退火算法，分别开始进行优化计算，得到优化模型的一系列局部最优点。最后，比较所有局部最优点的最优值，即认为在一定程度上获得了该优化问题的全局最优解。该算法可求取非线性多峰函数的全局最优解。编制了计算程序，给出了计算实例，计算结果表明该设计方法是可行的。     

基于面向对象方法的软件产品工程过程的研究

为了使面向对象方法(OO方法)能够更有效地指导分析与设计工作、降低OO方法应用的难度并提升其产品开发的过程能力,提出了一种简洁、实用且易于掌握的OO产品工程过程.定义过程的方法是:对OO方法内在活动与工作产品的关系进行分析;基于产品演进的观点来定义活动及其工序,将过程用于企业实践并进行验证与改进,然后根据过程设计的方法对过程中的活动进行分组,从而抽象出全局过程———软件生命周期过程.实践结果表明:文中给出的过程能够有效地提高分析与设计的过程能力,一定程度上降低了OO方法的应用难度以及产品质量过多地依赖人的风险.     

基于改进均匀设计表框架结构损伤识别方法与实验验证

为对框架结构柱破坏进行无损识别,提出一种基于改进均匀设计表确定结构损伤样本数据库,使用神经网络与平面单元模态应变能变化率进行损伤定位和程度识别的方法。提出应用正交设计优化均匀设计,以解决均匀设计试验点过少的缺陷。该方法以平面单元模态应变能变化率作为损伤指标,采用改进均匀设计表,选择具有代表性的损伤工况作为广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)的训练样本,对损伤位置进行识别;在确定损伤位置的前提下,利用径向基(radical basis function,RBF)神经网络对损伤程度进行识别。通过分步方法确定框架柱构件的损伤位置与损伤程度。数值模拟与试验验证了所提出方法的有效性。平面单元模态应变能变化率识别指标克服了空间结构模态振型不完备的缺陷,两步识别法避免神经网络训练时不收敛、趋于局部最小值等缺陷。该方法可用于框架结构柱损伤的位置确定和损伤程度识别。     

基于模糊层次分析法的RV减速器公差设计方法

精密传动用RV减速器的零件公差设计是其研发过程中的一大难点。为此提出了一种基于模糊层次分析法的RV减速器的公差设计方法。通过敏感度分析,构造零件设计参数误差对传动精度影响程度的敏感度权系数,利用三角模糊数层次分析法构造零件加工难易度权系数。基于几何平均数法建立零件设计参数的权重表达式用于计算RV减速器的回差,从而实现零件设计参数的公差分配。通过样机的设计及实验表明该方法是可行的,对RV减速器的公差设计具有一定的指导意义。     

超静定结构的综合内力预应力度设计法

提出超静定预应力结构的综合内力预应力度概念,即预应力筋的等效荷载产生的预压应力与外荷载产生的拉应力的比值.将预应力梁当作压弯构件,提出相应于该预应力度的截面设计方法,从而避开主、次内力的计算.     

蜂窝纸板生产线的冷却机设计

阐述了蜂窝纸板生产线的压力传送带冷却机的作用和结构特点,讨论了压力传送带冷却机的主要机构及部件的设计要求。着重分析了升降架的设计精度要求,介绍了其力学模型及采用共轭梁法对升降架的刚度设计。     

面向连续变量量子密钥分发的多边型LDPC码设计与性能分析

为满足连续变量量子密钥分发(continuous-variable quantum key distribution, CV-QKD)应用场景中对高性能低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码的需求,提出了针对一类具有3种边类型且部分变量节点度为1的多边型LDPC(multi-edge type LDPC, MET-LDPC)码的设计方法。通过掩模到需要的度分布的方式设计左上角矩阵;采用基于多路径外在信息度(extrinsic message degree, EMD)策略的渐进边增长(progressive edge growth, PEG)算法设计左下角矩阵;将各部分矩阵组合在一起完成MET-LDPC码的设计。仿真结果表明,采用掩模加PEG算法设计的MET-LDPC码比单独用PEG算法设计的MET-LDPC码性能更优。     

一类未知输入系统的降维观测器设计

在观测器匹配条件不满足的情况下, 针对一类线性时不变系统,探讨了一种降维观测器设计的问题.基于输出对未知输入相关度的概念,构造辅助输出,使得匹配条件得以满足.在假设辅助输出可测时提出了一种降维观测器的设计方法.实际上,辅助输出不完全可测,使用高增益观测器观测的辅助输出估计值代替辅助输出设计降维观测器.状态估计误差在特定的封闭球体内最终一致有界,通过改变观测器参数可以调节封闭球体的半径.对一个五阶系统设计降维观测器,仿真结果表明, 降维观测器和滑模观测器具有同样良好的观测效果.