液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究
基于Fluent的液压集成块典型流道流场仿真分析
ａ） 三维结构示意图
ｂ） 尺寸结构示意 图
图 １ 流道结构示意图
２ 数 学模 型 液压集成块内部的液 流为粘性不 可压缩流体 ，液
流在直角管道转弯处多数情况下为紊流。因此 ，控制 模型采用标准 ｋ—ｓ湍流模型，具体控制方程如下Ｈｊ：
收稿 日期 ：２０１３－０７－０９ 作者简介 ：谢国庆（１９８６一 ），男 ，湖北宜昌人 ，助理 工程师 ，硕 士 ，主要从事流场数值仿真 、液压 服 系统 的设计与研究工作 。
液压 与 气动
２０１３年第 ｌ２期
ＤＯＩ：１０．１ １８３２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－４８５８．２０１３．１２．０１ １
基 于 Ｆｌｕｅｎｔ的液压 集成 块 典 型 流 道 流 场 仿真 分 析
谢 国庆 ，李 运初 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｆｌｏｗ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｓｉｄｅ
一 般来说 ，液压集成块内部 流道 中都会含有较多 的直 角转 向结 构 ，并 且大 多 附带有 工艺 孔和 刀尖 容腔 ， 其流动性能的好坏对整个管 网的流动特性会产生重要 影响－２ Ｊ。因此本研究从直角转 向结构最常见的“ｚ”形 孔道模型 出发 ，采用 Ｆｌｕｅｎｔ软件来分析工艺孑Ｌ、刀尖容 腔对 液流 压力损 失 的影 响规 律 ，从 而 为液 压 集 成块 内 部流道的改进提供理论依据 。近几年来随着计算流体 动力 学 （Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃ，ＣＦＤ）方 法 和 计 算机技术的快速发展 ，使采用数值计算的方法来仿真集 成块 内部 流道 内液 流的三维复 杂流动成 为了可 能 Ｊ。 １ 物理 模型
图 １所示为由一对直角转 向组成 的 ｚ字形管路 ， 液流的方 向如图 １ａ中箭头所示。ｄ，、ｄ：分别 为人流孔 道和出流孔道直径 ，ｄ为工艺孔直径 ，工艺孔的上端用 堵焊的方式封堵。由于采用机械加工的方法 ，在流道的 底部一般会形成带有一定锥角的刀尖容腔 ｂ。
基于MDT的液压集成块虚拟装配技术研究
摘
要 ： 立一 个集成 度 高、 息 完善 的虚 拟装 配模 型是 液压 集成块 Ｃ Ｄ设 计的 重要 环 节之 一 ， 建 信 Ａ 该文通
过 介绍虚 拟装 配技 术 ， 出了完成液 压 集成 块 虚拟 装 配 的 具 体 思想 ， 提 实现 了基 于 ＭＤＴ 的 集成 块虚 拟 装 配 ，
由于集成块虚拟装配系统操作的对象是各种虚拟 对象 ， 所以首先要构建块体、 元件 的虚拟模型。块体、 元件包含的工程设计信息 是块体 、 元件 上能够体现设 计者装配意图的几何元素和特征信息。采集块体 、 元 件上有意义的拓扑信息 ， 并归类 、 合并到各类数据模块
中， 是集 成块 虚拟设 计 的数 据基础 。
液压集成块的装配是根据功能要求 ， 保证布局布 孔合理的前提下 ， 将各类液压元件按一定的装配关系 装配到集成块块体表面上的过程。装配关系设计既是 集成块 内部孔道连通设计 的前提和依据 ， 也是集成块 加工后检验是否符合技术要求的平台。现在借助于计 算机辅助设计技术进行基于虚拟现实的液压集成块虚 拟装配， 设计人员在设计 阶段就 能虚拟实现产 品的装 配过程 ， 通过对设计结果进行分析 ， 直接对可装配性做 出验证 ， 保证了集成块外部元件布局和 内部布孔 的合 理性和准确性 ， 也使液压元件干涉校核问题 变得简单 可靠。因此研究集成块的虚拟装配设计无论是对集成 块的 Ｃ 开发还是在实际生产中都具有重要的意义。 Ｄ Ａ 本文通过对虚拟装 配技术的分析 ， 针对 液压集成 块的结构特征和装配特性 ， 将液压集成块 的虚拟装配 过程分为数据准备、 虚拟装配 、 设计结果检验及数据输 出 ３个过 程 ， 采用 基 于 特征 的参 数 化 实体 造 型 方 法 并 在 ＭＤ Ｔ平台上生成块体和元件 的三维模 型， 实现 了 基于 ＭＤ Ｔ的液压集成块虚拟装配。 ２ 液压 集成块虚 拟 装配 的实现 虚拟装配技术是无需产 品或制造过程 的物理 实 现， 只需通过分析 、 模型检验 、 可视化和数据管理等手 段， 利用计算机工具来辅助与装配有关 的工程决策技 术。虚拟装配技术是虚拟现实技术在装配领域的全新 的应用 ， 是将 Ｃ 技术、 Ｄ Ａ 可视化技术 、 真技术、 仿 产品 数据管理及装配和制造过程研究等多种技术加以综合
液压集成块虚拟设计系统建模技术研究
从 ＣＭ Ｉ Ｓ和虚拟 设计 的角 度来 看 ，与液压 集成块 类 零件 的设 计 和 制 造 有 关 的信 息 可 以 分 为 三 大 特 征 类 ， 即总 体 特 征 、形 状 特 征 和 精 度 特 征 。总 体 特 征 包 括
（ ）虚拟 设计 系统 模 型对 象数 据 结构 ２
（ 若实 施数据 “ 向变换 ”处 理 ，则 为桁 架 结 构 网络 ） 反 之 中查 看 网络各 部 分 的连 通情 况 。特 别 是 可 准确 地 观
察到 产生干 涉部 位 的细 节 ，并 方 便地 了解 到 可 能 的孔
位 移动空 间 ，以准确 地 确定 最 适 宜 的移 位 调 整方 向 和 调 整量 ，从 而使 优化 设计 中 的 自动寻 优过 程大大 加快 。 动态 虚拟 环境下 产 品 三维 模 型的 创 建 以及 实 时动
（）管理 特征 ：描 述 与零件 管理 相关 的信息 集合 ； （） １ ２
技 术特 征 ：描 述零 件 的 功 能 、总 体 结构 、技 术 要 求 等 信 息集 合 ；３ ）材料 特征 ：描述 与设计 分析 有关 的机 械 特性 和物 理特 性 以及 与 热 处 理有 关 的信 息集 合 。精 度
理 。此 外 ，特征造 型还 可 同参 数 设 计 、尺 寸 驱 动 等 先
进 的设 计手段 相 结 合 ，提 供 全 新 的设 计 环 境 。基 于 特
征造 型 的产 品设 计 方 法是 产 品虚 拟 设 计 的核 心 ，为 设 计 、制造 及生 产管理 提供 服 务 ，为智 能 Ｃ Ｄ系统 和 智 Ａ 能制 造 系统 的逐步实 现 创造 条件 。
液压集成块设计
液压集成块设计引言液压集成块是一种用于控制液压系统的关键组件，它集成了多个液压元件和管路，具有结构紧凑、安装方便、易于维护等优点。
本文将重点介绍液压集成块的设计过程和要点。
设计流程1. 系统需求分析在液压系统设计之前，需要明确系统的工作要求和功能需求。
根据系统的工作性质、工作压力等参数，进行系统需求分析，明确设计的目标和约束。
2. 集成块结构设计根据系统需求，设计液压集成块的结构。
结构设计包括选取合适的尺寸、形状，确定集成块的材料和加工工艺等。
3. 液路设计根据系统的液压控制要求，设计液压集成块的液路。
液路设计包括液压元件的选型和排布、管路的布局和连接等。
4. 密封设计液压集成块密封设计是确保系统正常工作的关键。
根据液压系统的工作压力和工作介质，选择合适的密封材料和密封结构，进行密封设计。
5. 结构强度分析为确保液压集成块的结构强度满足系统的工作要求，在设计过程中进行结构强度分析。
通过有限元分析等方法，评估集成块的受力情况，优化设计，提高结构强度。
6. 加工和装配根据集成块的设计图纸，进行集成块的加工和装配。
加工过程中需注意保证尺寸和形状的精度，确保各液压元件和管路的连接质量。
7. 测试和调试在集成块加工和装配完成后，进行测试和调试。
包括静态试验和动态试验，以验证集成块的性能和可靠性。
8. 优化和改进根据测试和调试结果，对设计进行优化和改进。
包括结构、液路和密封等方面的改进，以提高液压集成块的性能和工作效率。
设计要点1. 结构紧凑液压集成块的设计要求结构尽可能紧凑，减少占地面积，提高空间利用率。
通过合理的管路布局和液压元件排布，实现结构的紧凑设计。
2. 材料选择液压集成块需要承受高压和大流量的液压力，因此在材料选择上需要考虑强度和耐磨性等因素。
常用的材料有铸铁、铝合金等。
3. 密封性能液压集成块的密封性能直接影响系统的工作效果和寿命。
在密封设计上，需要选择合适的密封材料和密封结构，确保系统的可靠性。
液压系统仿真与优化设计
液压系统仿真与优化设计液压系统是工业中常用的一种能源转换系统，具有高效、可靠、精度高的特点。
然而，为了保证系统的高效性和可靠性，设计师们需要进行大量的设计与试验，这种方法显然不够经济和高效。
因此，液压系统仿真与优化设计的需求逐渐增大。
本文将介绍如何利用现代仿真技术进行液压系统的优化设计。
一、液压系统的基本原理液压系统是一种利用液体传递压力和动能来实现力、速度、位置等特定功能的系统。
液压系统由主机、执行器、液体、控制元件以及管路等组成。
液压系统的优点是可以实现功率方向和角度的转换，从而实现各种工作机构的协调配合。
液压系统的质量和性能关系到整个机械系统的安全稳定、能源利用效率和环境保护等因素，因此必须进行优化设计。
二、液压系统仿真的原理和方法液压系统的仿真是通过软件工具模拟液压系统在不同工作状态下的行为和性能。
仿真模型一般由系统组件和系统控制器两部分组成。
其中系统组件包括液压元件、工作机构以及管路等；系统控制器包括信号处理器、控制算法等。
一般情况下，利用MATLAB/Simulink等软件工具进行仿真模型的构建和仿真过程的实现是非常便捷的方法，能够大大提高仿真效率。
在仿真过程中，必须对系统参数、模型精度等进行合理的选择和调整，以使得仿真结果能够准确反映实际系统性能。
三、液压系统仿真的应用1、机器人及其控制系统的设计机器人是一类典型的应用液压系统的行业。
液压系统的使用可以使机器人运动更加平滑、精确和稳定。
通过液压系统仿真技术可以进行机器人运动方向、速度等参数控制的设计和试验。
此外，在机器人的运动轨迹规划和运动控制算法的优化等方面，液压系统仿真也发挥了重要作用。
2、航空航天领域的设备设计液压系统在航空航天领域中也有着广泛应用。
通过仿真可以模拟不同燃料、不同环境下的设备行为和性能，预测和分析设备的寿命和故障。
此外，仿真还可以在实际使用之前进行设备的性能验证和优化，避免了不必要的损失和风险。
3、车辆制造及安全性能设计液压系统的应用在车辆制造中已得到广泛应用，例如液压助力转向系统、液压制动系统等。
液压集成块的加工工艺(ppt)
解决方案
03
1. 使用高精度数控机床和刀具，确保加工设备的精度。
04
2. 定期检查和校准机床，确保其处于良好工作状态。
05
3. 采用合理的加工工艺和冷却方式，减少加工过程中的 热变形。
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4. 对加工后的集成块进行严格的质量检测，对不合格品 进行返工或报废。
清洗与检验问题
问题描述：清洗过程中，难以去除集成块表面的污垢和 残留物；检验过程中，难以发现表面和内部的缺陷。
1. 采用适合的清洗剂和清洗方法，确保表面清洁度。
3. 加强生产环境的清洁管理，减少灰尘、油污等污染源 。
解决方案
2. 对清洗后的集成块进行严格的表面和内部质量检测 ，采用无损检测技术如X射线、超声波等。
4. 对清洗和检验设备进行定期维护和校准，确保其准 确性和可靠性。
05
液压集成块加工工艺的发 展趋势和未来展望
车削
用于加工旋转体表面。
钻孔
用于加工通孔和盲孔。
清洗与检验技术
清洗
去除切削液、油污和残渣，确保表面 清洁。
检验
通过外观检查、尺寸测量和性能测试 ，确保产品质量。
04
液压集成块加工中的常见 问题及解决方案
热处理变形问题
问题描述：热处理过程中，由于温度变 化和材料特性，集成块容易发生变形， 影响其精度和性能。
智能化加工技术
数控加工
利用数控机床进行集成块的加工， 实现了加工过程的自动化和智能 化，提高了生产效率和加工精度。
智能检测
通过引入机器视觉和人工智能等 技术，实现了集成块加工过程中 的智能检测和质量控制，降低了
废品率。
工艺优化
利用智能算法对加工工艺进行优 化，提高了集成块加工过程的稳 定性和效率，缩短了产品研发周
关于液压集成块CAD研究开发的进一步探讨
表明 , 面向对象的方法学成为普遍适用的处方 , 被广 为用于医治 “复杂性”。无疑 , 对象管理集团 (OMG) 以及一批方法学家和软件商纷纷看好面向对象的前景 将推动方法学对于专业领域应用开发的支持 。
在产品开发和设计工程方面 , 人们从技术和管理 角度也提出了许多思想方法 , 如并行工程 、知识工 程 、反求工程等 。针对企业发展信息化 , 又有精益生 产 、敏捷制造和虚拟联盟等创新管理模式 。而 “业务 流程重组” (BPR) 作为一种方法学框架来指导工商 企业发展则已被趋之若鹜 。这些方法学都或隐或现地 指出了过程改进或重组对于产品或服务的重大意义 。
就设计全过程来说 , 设计师的工作从液压控制系 统的原理方案分析开始 , 确定集成范围和目标要求 , 构思总体布置方案和确定全部元件规格及其安装位 置 , 根据原理要求设计块体孔系 。设计师在块体设计 中要遵循设计规范关于如何正确设计集成块的过程准 则 。至此设计师将获得集成块的设计草图 , 包括装配 草图和块体零件草图 。现有校孔绘图软件即基于设计 师的设计草图 (结果信息而非过程信息) , 并且草图 上的设计信息还须由设计师交互输入 。孔道校验和技 术文件编制在设计草图完成后只是常规性的工作 , 校 孔绘图软件无疑大大解了这部分繁重的简单劳动 。 然而集成块 CAD 研究开发的真正目标在于促使设计 师发挥其创造性 , 即应用开发应该定位于集成块设计 过程的前端 。无疑过程建模已成为新的瓶颈和关键 ,
关于液压集成块 CAD 研究开发的进一步探讨
上海交通大学 (200030) 濮凤根 上海第 704 研究所 (200031) 胡伟民
摘要 : 本文在分析液压集成块 CAD 应用开发进展的基础上 , 提出了深入开展液压集成块 CAD 研究开发的中心课题是完善集 成块设计规范和过程建模 。得益于校孔绘图软件对集成块设计的支持 , 瓶颈业已真正转移到 “设计”。支持并持续改进集成块设 计的整个过程 , 是液压集成块 CAD 研究开发的真正目标 。过程建模的思想方法将促进企业建立和改进开发能力成熟模型 , 进而 提高企业的整体开发能力 。
基于广义装配的液压集成块设计过程建模
ｄ ｓｇ ｒ ｃ ｓ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｆ ｇ ｎ ｒｌｚ ｄ ｓｅ ｌ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｅ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｏ ｃ ｐ ｏ ｅ ｅａ ｉｅ ａ ｓ ｍｂｙ ｗａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ，Ｓ ｈ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｒｃ ｓ ，ｉ ｃｕ ｉｇ Ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｌ ｄｎ ｄ ｓｇ ｃｉｉ ｅ ｅ ｉｎ ａ ｔ ｔ ｓ，ｍｉ ｄｅ ｎ ｆｎ ｌ ｅ ｕ ｔ ｖｉ ｄ ｌ ａ ｄ ｉ ａ ｒｓ ｌ ｓ，ｗａ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｓ ｅ ｃ ｉ ｅ ｗｉ ｔｅ ａｔｒ ｏ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ａ ｔ ｉ ｔｅ ｔ ｈ ｐ ｔｅｎ ｆ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｒ ｐ ｒｓ ｎ ｈ ｈ
Ａ ｓ ａ ｔ ｏｅ ｎ ｅ ｏ ｆ ｅｉ ｒｃｓ ｏ ｙｒ ｌ ａｉｌ ｂ ｃｓ（ Ｍ ）ｗ ｓｓ ｄｅ ｏｉｐｏｅ ｂｔ ｃ ：Ａ ｍ ｄｌ ｇ ｔ ｄｏ ｄ ｓ ｎｐ ｅｓ ｆ ｄａ ｉ ｍ ｎ ｏ ｌ ｋ Ｈ Ｂ ａ ｔ ｉ ｔ ｍ ｒｖ ｒ ｉ ｍ ｈ ｇ ｏ ｈ ｕｃ ｆｄ ｏ ｕ ｄ
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第３卷 ９
第４ 期
天
津
大
学
学
报
Ｖ ｌ ３ Ｎｏ ４ ０＿ ９ ． Ａｐ ．２ ０ ｒ ０６
２０ ０ ６年 ４月
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｌ ｊ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒ ａ ａ ｉ Ｕｎｖｒｉ ｏ Ｔ ｎｎ ｔ
【文献综述】液压集成块CAD技术的发展与研究
液压集成块CAD技术的发展与研究摘要:本文介绍了液压集成块的现阶段发展状况以及它在集成系统中的作用。
在分析液压集成块CAD应用开发进展的基础上，提出了深入开展液压集成块CAD研究开发的中心任务是完善集成块设计规范和过程建模。
支持并持续改进集成块设计的整个过程，是液压集成块CAD研究开发的目标。
过程建模的思想方法将促使企业建立和改进开发能力成熟模型，进而提高企业的整体开发能力。
关键词：液压集成块；CAD技术; 开发；研究The Development and Research of CAD Technic for Hydraulic Manifold BlockAbstract: Summary : This text has introduced the state of development and its role in integrated system of the present stage that the hydraulic pressure integrates one. On the basis of analysing that integrates a progress for CAD application and development in hydraulic pressure, is it launch hydraulic pressure integrate pieces of central task that CAD research and develop to is it integrate pieces of design specification and course modeling to perfect thoroughly to put forward. Support and is it integrate pieces of whole course that design to improve continuously, it is hydraulic pressure that integrate pieces of goal that CAD researches and develops. The modeling way of thinking of the course will impel enterprises to set up and improve the ripe model of development ability, and then improve the whole development ability of enterprises.Key words:Hydraulic manifold block；CAD technique；Exploiture；Research前言在液压系统设计中，液压集成块设计是一项关键的工作，液压集成块是安装各种液压元件，并在其内部按照系统原理要求实现元件之间油道连通的复杂功能块。
基于Creo与Ansys Workbench的液压集成块虚拟设计与仿真分析
化的六面体油路块，具有油路通道短，易于加工，压
力损失小，不易泄漏等优点。尽管目前有多种集成
..
块已经标准化和系列化，然而现代电液控制系统日
趋复杂，导致标准化集成块不能完全满足用户和设
计要求，据统计工程实际中仍有 !"#$"#回路集成
%$&'(
块需自行设计 。
自 !" 世纪 )" 年代末以来，我国开始研究和使
/2 30 液压集成块孔系结构复杂，人工设计方法主要取决于设计者的经验，其设计效率低，失误率高，节流损
失大。文中提出将三维参数化设计软件 Creo与有限元仿真软件 Ansys相结合，利用 Creo软件构建液压集成块三维
实体模型，并进行孔系干涉检查和最小壁厚尺寸检测。利用 AnsysWorkbench软件中的 StaticStructural模块和 CFX
模块完成流道结构静力学和流场特性联合仿真分析。仿真结果表明，孔道相贯刀角容腔处等效应力和压力损失最
大，压力损失大小与刀尖角区域长度尺寸有关，设计时应选择最佳尺寸长度，以减小系统压力损失，提高系统能源利
用效率，且进行机加工时应尽量减少或避免应力集中。 /4560%&'( ABC)*+,+-.(&/0'*12 ABDEFGHIDJKLMNODPQRS
安装维护和故障诊断不便，且系统运行时易产生泄
漏，压力损失大。无管集成是将液压控制元件固定
在专用或通用的具有通油孔道的辅助连接件上，按
辅助连接件的型式不同，有板式、块式、链式、叠加
阀式和插装式组装方便，其中块式集成连接方式在大型复
杂电液控制系统领域应用最为广泛，通常做成通用
利用仿真软件提高液压教学质量
利用仿真软件提高液压教学质量【摘要】液压技术在工程领域的应用越来越广泛，因此液压教学的质量显得尤为重要。
本文旨在探讨利用仿真软件提高液压教学质量的方法。
首先介绍了液压教学的现状，并指出传统教学存在的问题。
然后分析了仿真软件在液压教学中的应用，探讨了它在提高教学效果中的关键因素。
接着通过实践案例展示了仿真软件在液压教学中的实际效果。
最后总结了利用仿真软件提高液压教学质量的建议，并展望了未来的发展方向。
通过本文的研究，希望能够为液压教学提供更加有效的教学方法，提升学生的学习体验和动手能力。
【关键词】液压教学，仿真软件，教学质量，提高效果，关键因素，实践案例，作用，建议，发展方向。
1. 引言1.1 背景介绍随着计算机技术的不断进步，液压仿真软件逐渐成为一种重要的教学辅助工具。
通过仿真软件，学生可以直观地感受液压系统的工作原理，加深对理论知识的理解。
仿真软件可以模拟各种复杂情境，让学生在实践中不断探索和实验，提高了学习的趣味性和效率。
在当前液压教学中，利用仿真软件已经成为一种趋势。
但是如何更好地利用这些软件提高教学效果，以及如何充分发挥仿真软件在教学中的作用，是当前亟待研究和解决的问题。
本文将围绕这一主题展开讨论，探讨利用仿真软件提高液压教学质量的关键因素和作用效果。
1.2 目的阐述现在请你输出中关于的内容。
2. 正文2.1 液压教学现状分析传统液压教学模式已经无法满足教学需求，迫切需要引入新的教学方式来提高教学质量。
而仿真软件正是一种有效的方式来弥补传统教学的不足之处。
通过仿真软件，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，不受时间和地点的限制，可以随时随地进行学习。
仿真软件可以模拟各种复杂的液压原理实验，让学生通过实践操作来巩固理论知识，提高学习效果。
利用仿真软件来改善液压教学已经成为一种趋势，通过结合实际案例，可以更好地帮助学生理解液压知识，提高他们的实际操作能力。
也可以降低学校及学生的经济压力，提高教学质量，为液压教育的发展带来更多可能性。
液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究
第49卷第6期2009年11月大连理工大学学报Journal of Dalian U niversity of T echnologyV ol.49,N o.6N ov.2009材料、机械工程文章编号:100028608(2009)0620849205液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究曹宇宁3, 张 宏, 田树军, 王永安(大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连 116024)摘要:为检验和比较液压集成块的设计结果,设计了液压集成块装配过程仿真系统.该系统在三维装配环境下,采用基于特征体素的参数化造型方法完成装配单元的实体模型表达;深入研究了装配路径的规划算法,根据液压集成块的特点,提出应用优化的启发式搜索算法A 3进行装配路径规划;采用基于空间约束关系的坐标驱动技术实现液压集成块装配过程仿真;通过实例展示装配过程,验证了装配过程仿真系统的实用性和有效性.关键词:液压集成块;装配过程;动态仿真中图分类号:TP391.9文献标志码:A收稿日期:2007210215; 修回日期:2009207220.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375023).作者简介:曹宇宁3(19832),男,博士生,E 2mail :caoyuning @ ;田树军(19512),男,教授,博士生导师.0 引 言液压集成块作为集成式液压系统的主要单元,其设计的关键在于如何获得一个较优的外部布局和内部布孔的集成方案[1].由于系统组成的多样性及集成块设计过程的复杂性,仅能在外部布局不干涉的基本条件下,得到较优的设计方案,而外部元件的操作方便性及美观等因素很难纳入到集成块的优化设计中;不能保证实际装配过程中,零件之间有足够的装配工具操作空间、不出现碰撞与干涉.为设计和选择最佳方案,本文提出将虚拟装配技术应用到液压集成块的设计中,开发虚拟装配过程仿真系统,直观展示装配过程中零部件的运动形态和空间位置关系,检验元件布局的协调性以及装配工艺的合理性等,尽可能在设计阶段验证与改善产品的可装配性,发现问题,为设计系统提供反馈信息.1 液压集成块装配过程仿真系统总体结构以液压集成块优化设计为基础,针对集成块的结构特征和装配特性,开发了液压集成块虚拟装配过程仿真系统.该系统首先依据大连理工大学液压技术课题组开发的液压集成块智能优化设计系统[2]的设计方案数据,结合液压元件及标准件参数化数据库,建立集成块全方位装配模型;其次进行装配规划、虚拟环境下零件装配仿真和装配体碰撞干涉检验等工作;最后得到仿真系统的反馈信息,并判断设计结果是否符合装配工艺要求.系统总体结构如图1所示.图1 液压集成块装配过程仿真系统总体结构Fig.1 G eneral structure of HMB assemblyprocess simulation system2 液压集成块装配过程仿真关键技术研究2.1 建立装配模型针对虚拟装配设计对装配模型的要求,以已有的特征建模方法为基础,提出一种适合装配过程动态仿真的面向对象的建模方法,该方法对模型的实用信息进行了扩展,满足了装配环境对装配信息的需求.模型包括实体信息和装配关系信息.各零部件实体单元之间通过装配关系信息紧密联系在一起,组成完整的集成块装配模型.(1)实体信息将实体分为块体、标准件、液压元件以及装配工具四类,各类实体特征均包括工程特征及形状特征.①工程特征.块体和标准件的工程特征主要包括重量与材质等信息.装配工具的工程特征主要包括操作对象信息及工具类型等信息.液压元件的工程特征则分为技术数据和装配信息.技术数据包括工作压力、开启压力、流量及重量等信息;装配信息用来记录液压元件的密封件与联结件的选择信息.②形状特征.采用参数化造型方法建立集成块体、标准件实体以及装配工具实体.对液压元件类实体,定义特征体素为能够表达零件局部结构形状特征的基本实体,将液压元件实体模型的建立看做是由不同的特征体素通过一定的约束关系装配形成.由于很多液压元件的局部特征基本不变,只是部分控制尺寸会发生改变,如电磁铁、手轮及通油孔等,可以归结为专用特征.为此将特征体素分为基本特征体素类、专用特征体素类及修形特征体素类,通过体素约束类中的空间位置信息、空间姿态信息及特征体素间的布尔运算关系表达一个完整的元件模型.通过以上分析,以液压元件类为例,对装配模型的实体建模的层次分析如图2所示.通过选择特征体素、完整表达相关信息即可建立实体模型.该方法可以迅速组建一定规模的模型库;并且能够进行模型结构的局部快速调整设计和产品快速试制定型.(2)装配关系信息装配关系是建立零部件之间约束的关键[3].装配元件位置和姿态信息的准确描述是正确模拟产品装、拆过程的关键.一般包括装配体中零部件之间的位置关系、联接关系和配合约束关系.图2 液压元件实体建模层次Fig.2 Modeling hierarchy of hydraulic component装配单元在虚拟装配环境下的位姿信息通过对该装配单元的基准坐标系进行6元组描述,就可以全面地表示该装配单元在虚拟安装环境中的位置和方向.(Model X,Model Y,Model Z;Angle_X, Angle_Y,Angle_Z)Model X、Model Y、Model Z分别为装配单元的基点在虚拟安装环境坐标系中的X坐标、Y坐标、Z坐标;Angle_X、Angle_Y、Angle_Z分别为装配单元的基准坐标系在装配环境坐标系中绕X、Y、Z轴偏角.本系统中主要的联接关系为各个零部件及阀件与集成块体间螺纹联接、焊接等联接方式;主要配合关系为静态配合,装配单元间主要约束形式为贴合、对齐、定向和插入.2.2 装配规划为保证装配质量和效率,必须对装配过程进行正确、有效的描述,因此需要进行装配规划.装配规划技术是在虚拟装配建模基础上,首先对零部件的装配序列进行推理,然后对装配路径进行规划.(1)装配序列规划液压集成块除下表面外其余5个面均可以放置液压元件,下表面则为禁忌安装面,所以装配序058大连理工大学学报第49卷 列规划的自由性较大.因此本文提出了一种面向虚拟装配的产品装配顺序规划方法.该方法通过建立装配层次模型,并在此基础上生成装配体的层次树结构,最后实现装配顺序的分层规划.液压集成块装配体的结构具有层次性,由装配单元组合而成.装配单元既可以是单独的零件,如阀件、联结件等,也可以是子装配体,如叠加阀子装配体、板式阀子装配体等.装配模型的层次树结构如图3所示.层次模型以装配单元为研究对象,体现了实际形成装配体的主要装配序列.生成装配顺序的具体算法为Step 1根据广度优先进行搜索,确定形成各级装配节点的装配单元,如装配体A 由子装配体A1、A2及零件A3装配形成,子装配体A11由零件A111、A112、A113装配形成;Step 2确定形成装配节点的装配单元的装配顺序,如确定形成装配体A21的装配单元为装配顺序A211、A212、A213;Step 3由装配层次模型的底层开始,逐层向根节点逼近,递归形成装配体的装配顺序.图3 装配层次树结构Fig.3 Hierarchical tree structure(2)装配路径规划装配路径规划就是要在一定的时间范围之内,寻找一条从起始点开始、由连接一系列节点的轨迹段组成的可行路径,在满足装配约束的条件下使轨迹代价函数尽可能小.液压集成块的装配独立于集成式液压系统,选择一个合理的、无碰撞的装配路径,能够节省装配时间、明显提高装配效率.相比位姿空间法、可视图法及人工势场法等三维空间下的装配路径规划方法,启发式搜索算法A 3具有建模方法简单、无局限性及计算量小等优点.计算机软、硬件技术的发展使快速干涉计算成为可能[4],故本文采用空间规划与A 3搜索算法相结合的方式,在装配约束下成功地进行液压集成块虚拟装配的装配路径规划.A 3算法基本思想是先将规划空间表示成网格形式,然后通过预先设定的代价函数寻找最小轨迹代价.其启发代价函数为f ′(n )=g ′(n )+h ′(n )式中:f ′(n )为估价函数;h ′(n )为节点n 到目标点的最短路径的启发值,该启发值通常取做起点与节点之间的欧氏距离;g ′(n )为起点到节点n 的轨迹代价,且有g ′(n )=g ′0(n )+g ′1(n )g ′0(n )是父节点的轨迹代价值,g ′1(n )是从父节点到该节点的轨迹代价.①规划空间的划分通过适当的网格对规划空间进行合理的划分是实施A 3算法的基础.根据液压集成块的装配特点,由相关约束条件确定网格大小,并根据当前装配单元位姿与目标节点处装配单元位姿,得到节点扩展的优先和禁忌方向.在三维规划空间中,每个网格取做一小立方体,设其边长为l ,则步长范围为[l ,3l ].当运动体从一个网格进入相邻网格时,限定最大拐弯角为45°,则每一初始位置对应于下一可行位置的范围至多包括9个相邻网格(见图4).图4 节点扩展方法示意图Fig.4 Schematic diagram of node 2expanding method设L 为进行装配路径规划的区域长度,从运动体的当前位置q 0(x 0,y 0,z 0)开始,将距q 0的距离不超过L 的规划区域按上述方法进行划分,得到n 个网格单元,每个网格单元中取最小代价节点作为搜索空间的待选节点.这样,当运动体从一个网格进入相邻网格时,所有的优先可行节点不超过9个,从而大大缩小了搜索空间的规模.②节点扩展由于构造规划空间的过程已考虑约束条件,在扩展当前节点的有效后继子节点时,从当前位158 第6期 曹宇宁等:液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究置出发,在最小步长、最大拐弯角之内能够到达的可行节点不超过9个,只需依次判断当前节点与这些可行后继节点的连线是否满足区域长度约束及扩展方向约束.如果满足,则作为有效的后继子节点,否则舍弃.③算法步骤搜索过程中设置open和close两个表,open 表记录所有已扩展而未考察的节点,close表记录已搜索过的节点.算法流程如下:Step1调整装配单元初始位姿,并将初始位姿节点放入到open表中;Step2如果open表为空,转到Step9;Step3取出open表中第一个搜索节点;Step4如果当前点是目标,算法成功,结束;Step5将装配单元移动到这个节点上,判断是否与其他装配单元干涉,如果干涉,装配单元退回,将当前节点从open表中删除,转到Step2;Step6将当前节点放入到clo se表中;Step7判断节点扩展方向是否与运动方向一致,如果不一致,变换坐标系使一致;Step8判断有无优先或禁忌方向并依此扩展当前节点,计算各节点代价,将新产生的节点放入到open表,更新启发值,并对open表排序,转到Step2;Step9如果clo se表为空,算法失败,跳出,否则转到Step10;Step10取出close表中第一个搜索节点,将装配单元移动到该节点上,并做旋转,转到Step8.算法通过调整装配单元初始位姿和为节点扩展提供优先及禁忌方向两项措施,避免扩展一些不可能成功的子节点,有效地减少搜索空间;通过采用可变节点扩展步长,提高规划效率.其中Step7采用坐标变换,既可以提高算法效率,又可得到一条相对转折次数较少的曲线;Step10为针对装配单元只能通过旋转通过狭小区域的情况所提出的改进措施.在虚拟装配中,实时地检测装配单元的位姿和目标节点处位姿的偏差,当该偏差小于装配路径规划的区域长度时,系统自动将装配单元的位姿调整到最终的装配位姿.2.3 虚拟装配过程动态仿真液压集成块装配仿真能实时显示集成块上各个零部件的运动,直观展示装配过程中零部件的运动形态和空间位置关系,并能即时调用相应三维装配工具模型判断是否存在足够装配空间,从而完整地演示集成块装配全过程.在虚拟环境中建立液压集成块装配模型实体、进行装配规划后,采用基于空间约束关系的坐标驱动技术进行装配过程动态仿真.基于空间约束关系的坐标驱动技术,即求出约束作用下待装零部件的位姿变换矩阵,并对其进行位姿变换,使零部件调整到受约束的位姿状态.通过分析装配过程中零件的运动,验证装配过程的可行性和评价装配过程中的人机因素,并对初始路径及其关键点位姿进行实时交互修改与调整,达到验证与改进产品整体装配性能的目的.实现液压集成块装配仿真的基本思路是:首先计算集成块上每个装配元件在每个时间点上的位置和姿态信息,然后在时间场景数据结构中,保存时间点上发生变化的阀类元件以及零部件的状态(位置、姿态和显示属性)信息(图5是“更新2时间”数据结构的示意图),最后根据这些更新2时间数据结构信息以一定的时间间隔,不断地重新绘制集成块场景图.图5 “更新2时间”数据结构示意图Fig.5 Schematic diagram of data structure for“time2update”3 装配过程仿真系统应用实例基于以上技术,在MD T(AutoCADMechanical Desktop)环境下,以Visual C++6.0为编译工具,用ObjectARX作为二次开发工具,开发了虚拟装配过程仿真系统.本文以一个设计方案为例,该方案中包含一个含103个孔的集成258大连理工大学学报第49卷 块、19个主要元件及相关联接件和密封件.首先调用系统的装配模型实体创建功能,装配仿真开始时,依装配序列调用该子装配体中的装配单元模型,并在按装配路径中位姿节点进行虚拟装配过程仿真.图6为该液压集成块的虚拟装配过程及结果展示.以装配过程中最后一个子装配体为例进行说明,即图6(a )中箭头所示装配单元及其联接件.该元件所在面为上表面,初始位姿为P 0(300,0,326;0,0,0),目标位姿为P t (176,226,32;0,0,0).以5为路径规划空间网格边长进行装配路径规划,得到装配路径,共包含位姿节点76个,途中避开可能干涉元件(包括块体)共5个.装配开始时,每隔30ms ,装配单元即调整到下一节点位姿,同时进行场景重绘,形成连续的装配过程展示.图6 液压集成块虚拟装配过程Fig.6 Assembly process simulation of HMB4 结 语本文从系统结构、关键技术及实例分析等方面验证了虚拟装配技术在液压集成块工程设计领域中的实用价值及可行性.系统能够从装配角度得到装配工艺、元件外部布局可能存在的问题等反馈信息以便及时调整设计,达到提高设计质量和减小设计人员工作量的效能;同时由于虚拟环境特有的多通道感知性,在装配过程中可充分利用操作者的经验和知识.随着进一步研究,建立装配评价体系,使系统在虚拟环境中可感知和可视化进行各种装配工艺方案的比较,对实际的装配过程具有更为重要的指导意义.参考文献:[1]李利.液压集成块智能优化设计理论与方法研究[D ].大连:大连理工大学,2002[2]田树军,李利,冯毅.基于计算智能的液压集成块优化设计[J ].中国机械工程,2003,17:149221495[3]严隽琪,范秀敏,马登哲,等.虚拟制造的理论、技术基础与实践[M ].上海:上海交通大学出版社,2003[4]田立中,付宜利,马玉林,等.装配路径规划中基于动态坐标的A 3搜索算法[J ].计算机集成制造系统2CIMS ,2002,8(4):3162319R esearch on key technology ofhydraulic manifold block assembly process simulation systemCAO Y u 2ning 3, ZH ANG H ong , TI AN Shu 2jun , WANG Y ong 2an(Key Laboratory for Precision &Non 2traditional Machining Technology of Ministry of Education ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,China )Abstract :In order to check and compare different design result s of hydraulic manifold block (HMB ),an HMB assembly process simulation system is designed.In virt ual 3D assembly environment ,t he paramet ric modeling met hod based on t he feat ure element is adopted to describe t he entities of t he assembly unit.After t he deep research on t he assembly pat h planning algorit hm ,an optimal heuristic search algorit hm based on A 3is proposed to adapt t he feat ure of HMB.At last ,t he simulation of HMB ′s assembly is realized by using t he technology of axis driving under spatial const raint.A demonstration example is also exhibited for verifying t he p roposed met hod and t he experimental result s demonst rate t he p racticability and effectiveness of t he system.K ey w ords :hydraulic manifold block (HMB );assembly p rocess ;dynamic simulation358 第6期 曹宇宁等:液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究。
毕业论文：液压油泵虚拟装配及部件有限元分析
毕业论文：液压油泵虚拟装配及部件有限元分析YOTCHP8756液压油泵是大连液压机械厂的要紧产品之一。
它的工作效率和容积效率都比较高，能够广泛应用于专门多场合。
但该厂产品开发手段差不多是传统的串行方法，设计试制出原型样机，然后测试、验证并分析它们，然而由于工程师设计出产品，往往要通过多次反复的试制才能成功进入市场，产品开发时刻长；在对设计大型、复杂程度较高的产品时，由于设计手段及生理因素的限制，设计易出错和人为疏漏，并缺乏对产品的制造、装配工艺性的预见，阻碍设计质量；产品设计、制造费用高，产品成本上升，缺乏市场竞争力。
通过使用虚拟装配技术能够更加真实生动的反应液压油泵的装配过程，为了能够了解在实际载荷下关键部位的变形和应力的情形还需要使用到有限元分析技术。
本次毕业设计是在3ds max软件环境下对液压油泵进行虚拟装配动画制作，通过三维动画生动的描述液压油泵的装配过程。
同时在HyperMesh软件下环境下进行单元网格划分和有限元分析，通过分析的结果真实反映出液压油泵的轴受力及载荷的状况。
关键词：液压油泵虚拟装配液压泵轴有限元分析AbstractThe YOTCHP8756 hydraulic pressure pump is the main products of the Dalian hydraulic pressure machine factory. Its work efficiency and the capacity efficiencies are all high, and can be used in lots of situations. But the factory's products development is basic on a traditional method. first, they design manufactures as a prototype machine on a trial basis, then make the test、verify and analyze. Because engineers design the produces usually base on many times manufacture trial, only after the manufacture trial, the produces can succeed put into the market, it means the time of product developing is too long; Because of the design restrict and the physiology factor, then when they design the more large and complicated product, design would make mistakes and artificial careless easily, and lack the foresee of the product manufacture and assemble craft ,this can be a influence to design quantity; It also make more designing、manufacturing expense of the product, the product's cost would be rising, then the produces lack the competition ability.Through the use of more realistic virtual assembly vivid response to hydraulic pump assembly process, in order to understand the key parts in the actual load of the deformation and stress of the situation also need to use finite element analysis techniques.The graduation project is the environment in 3ds max software, virtual assembly of hydraulic pump animation, animated by a vivid description of three-dimensional hydraulic pump assembly. While under the HyperMesh software environment for cell mesh and finite element analysis, reflected through the true results of Hydraulic pump shaft by the force and load conditions.Key words: hydraulic pressure pump virtual assemble Hydraulic pump shaft FEA目录引言 (3)第一章绪论 (4)1.1液压油泵的差不多原理 (4)1.2液压油泵的进展情形 (4)1.3YOTCHP8756液压油泵特点 (5)1.3.1液压油泵的优缺点 (6)1.3．2该厂产品内容简介 (6)1.4设计研究的内容 (7)第二章相关软件介绍 (8)2.13DS MAX软件介绍 (8)2.2H YPER M ESH软件介绍 (8)2.3A NSYS软件简介 (9)第三章液压油泵虚拟装配 (10)3.1虚拟现实技术与虚拟装配简介 (10)3.1.1虚拟现实技术 (10)3.1.2虚拟装配 (10)3.2虚拟装配的方案和步骤 (11)3.2.1液压油泵泵轴装置装配顺序 (11)3.2.2装配动画的具体步骤 (11)3.2.3动画生成 (14)3.3液压油泵虚拟装配总结 (15)第四章液压油泵的轴有限元分析 (16)4.1有限元差不多理论简介 (16)4.2有限元分析差不多步骤 (17)4.3液压油泵的轴有限元分析要紧步骤 (17)4.3.1有限元网格的创建 (17)4.3.2刚性单元的创建 (18)4.3.3相关属性的创建 (19)4.3.4约束和载荷的创建 (19)4.3.5工况的创建 (21)4.3.6运算及结果分析 (21)4.4有限元分析小结 (26)结论与展望 (27)谢辞 (28)参考文献 (29)引言我国液压件生产起步较早， 20世纪80年代后期，我国液压组件的生产逐步市场化，近几年在主机行业的带动下，进展速度加快，每年的增速都在30%左右，现在已有大小规模的专业生产厂家六百多家。
某自卸车液压系统集成块内部管路仿真与优化
某自卸车液压系统集成块内部管路仿真与优化马超;倪文波;王雪梅【摘要】根据某自卸车液压系统的实际工作情况,采用计算流体力学方法基于Fluent软件对其集成块内浮动状态工作管路进行数值模拟,得出管路工作时的压力云图、速度云图和速度矢量图.通过分析油液产生压力损失的规律机理,找出工艺孔容腔和直角转向结构是造成压力损失的主要原因.最后,根据分析结论对该管路进行减小工艺孔容腔容积以及取消直角转向结构的改进,实现管路压力损失的减小.%According to the actual work of the hydraulic system of a dump truck,using computational fluid dynamics methods to simulate its working pipeline of floating state within the manifold block based on Fluent,the results of the calculation are expressed by the figure of pressure contour,velocity contour and velocity vector.By analyzing the law of pressure loss of liquid flow,it is found that the pressure loss is mainly caused by the technique-cavities and the right-angle turning structure.At last,according to the analysis conclusion,some corresponding improvements of the pipeline are made to reduce the volume of technique-cavities and cancel the right-angle turning structure,thus the pressure loss of the pipeline is significantly decreased.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】5页(P91-94,110)【关键词】液压集成块;流场;数值模拟;压力损失【作者】马超;倪文波;王雪梅【作者单位】西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U469.4液压集成块具有结构紧凑、泄漏少、便于安装和维修等优点，在液压系统中运用广泛。
三维液压集成块设计全过程及问题思考
三维液压集成块设计全过程及问题思考运行环境：WIN2000 SP4+AIP8.0 SP11、拉伸六面体2、定义六面草图，按视图标准命名（好像国标的左右视图与AIP工程图中的左右视图刚好相反）3、按阀的安装孔在各个面打通道，最好给孔特征设定颜色，便于观察。
（实战设计中最好能有大量的iPart阀，在装配环境中与集成块配凑，用跨零件投影给孔定位）4、在“造型终止”前删除六面，可以清晰的观察孔的相交情况，记住观察完后把“造型终止”拖上去。
（设零件半透明不如此法清晰）5、工程图·六个视图加一个三维视图。
（传统的集成块图爱大量采用剖视图、局部剖、剖中剖及虚线，但我认为用于生产反而影响工人读图。
如果某孔容易钻错，我希望某个视图表达出来，如图中红色的孔，我现在只能把视图设为显示隐藏线，然后选择不要的隐藏线，把他们设为不可见，隐藏线若很多，这个办法就很麻烦，不知有没有办法只显示选定特征的隐藏线。
）·设定三个基准面，以此三个基准面作同基准标注，有利于加工划线。
·用孔标注标出孔的大小深度比用孔参数表直观。
图中红圈部分有BUG，无法标出18、19等孔，只好加了个孔参数表（不知是BUG,还是我的问题）·人工编出孔号（本来在ipt文件中已对各个孔特征进行了命名编号，但还没有想到办法直接引入工程图。
）·插入相交、相通孔表（我现在想到的办法只有嵌入EXCEL工作表，人工填写）·插入该集成块的原理图（插入草图视图，插入AUTOCAD文件。
这种二维图若直接在INVENTOR里作，太难了。
）·写技术要求完成此ipt及idw可以作成标准，用于各种集成块设计，只需根据要求，重新定位孔、抑制、增加孔，更改大小、深度，而工程图只作少量修改，不必重画。
To:陈老师您在HANNA公司任设计总监，就是为INVENTOR作二次开发，我建议作液压集成块设计的开发，应该有市场。
目前还没有一个液压集成块设计的软件（如果谁知道有，告我一声），而INVENTOR的变量设计方式很适于液压集成块设计。
液压集成块设计过程建模理论、方法及应用研究的开题报告
液压集成块设计过程建模理论、方法及应用研究的开题报告一、研究背景液压集成块是一种将多个液压元件和管路集成在一起的高压液压系统组件。
它具有结构紧凑、重量轻、安装简便、维修方便等特点，广泛应用于工程机械、航空航天、军事装备等领域。
液压集成块的设计过程中需要考虑到多个设计因素，如结构尺寸、流通性能、强度等，因此需要建立全面、有效的设计过程模型，以支持产业的发展和技术的进步。
二、研究内容本研究将围绕液压集成块设计过程中的建模理论、方法及应用进行深入探讨，主要包括以下内容：1.现有液压集成块设计过程模型的研究和总结。
通过对已有研究成果的梳理和分析，总结不同模型的特点和不足之处。
2.液压集成块设计过程中所需的参数和变量的确定。
通过实验和仿真分析，确定液压集成块设计中所需要的关键参数和变量。
3.基于建模理论和方法，建立液压集成块设计过程模型。
综合采用物理模型、统计模型、实验模型等方法，建立高效而准确的液压集成块设计过程模型。
4.研究液压集成块设计过程模型的应用方法。
通过案例研究和现场实践，探讨如何应用设计过程模型进行液压集成块的设计和优化。
三、研究意义本研究将为液压集成块设计和制造提供理论支持和技术指导，促进液压集成块技术的发展和应用。
同时，通过建立设计过程模型，可以缩短设计周期、降低成本、提高质量和效率，为液压集成块产业的发展提供有力支持。
四、研究方法本研究采用文献研究、实验研究、模型建立、案例分析等方法，具体包括：1.搜集和分析已有液压集成块设计相关的文献、标准和规范。
2.通过实验和仿真分析，确定液压集成块设计中所需要的关键参数和变量。
3.综合采用物理模型、统计模型、实验模型等方法，建立高效而准确的液压集成块设计过程模型。
4.采用案例分析和现场实践等方法，验证液压集成块设计过程模型的有效性和可行性。
五、预期研究成果本研究将产生以下成果：1.液压集成块设计过程中所需的参数和变量的确定。
2.液压集成块设计过程模型的建立和优化。
基于动态油路特征的液压集成块设计方法研究的开题报告
基于动态油路特征的液压集成块设计方法研究的开
题报告
一、选题的背景和意义
液压集成块作为一种集成式液压系统结构，采用集成块可以取代液压管路和连接元件，从而降低系统的件数，提高系统的可靠性和效率。
而在液压集成块的设计中，液压油路是一个至关重要的部分，其特征直接影响着集成块在液压系统中所起的作用和性能。
目前，液压集成块的设计方法主要基于经验，经过实验和试验修正不断提高设计的可靠性和准确性，但是这种方法缺乏科学性和系统性。
因此，设计一种基于动态油路特征的液压集成块设计方法，能够提高设计的可靠性和效率，对于液压集成块的设计和生产具有重要的意义和实际应用价值。
二、研究方法和内容
本研究将采用理论分析和数值模拟的方法，通过建立液压集成块的动态油路模型，对液压流动的动态特征进行分析和研究，从而得到集成块的液压性能参数。
具体来说，本研究将完成以下内容：
1. 分析液压集成块的液压流动特性，建立液压集成块的动态油路模型。
2. 研究液压集成块的流动特性对液压性能参数的影响，进一步明确液压集成块的性能指标和设计要求。
3. 根据液压集成块的设计要求和性能指标，采用数值模拟和优化方法设计出满足要求的液压集成块。
三、研究的预期目标和意义
通过研究本文提出的基于动态油路特征的液压集成块设计方法，能够得到液压集成块的性能参数，并进一步提高设计的可靠性和效率，减少系统的故障率和维护成本，为液压集成块的设计和生产提供重要的理论和技术支撑。
同时，该研究方法也具有其他液压系统领域的推广应用价值，可以为液压系统的改进和优化提供新思路和方法。
液压集成块性能评估系统关键技术研究的开题报告
液压集成块性能评估系统关键技术研究的开题报告一、项目背景随着现代机械技术的不断发展，在各种机械设备中广泛使用的液压集成块已成为现代流体传动控制的重要组件之一。
液压集成块是由多种液压元件组合而成的模块化系统，具备布局紧凑、连接简便和性能可靠等优点。
为了进一步改进液压集成块的性能，提高其工作效率和可靠性，需要对其进行全方位的评估研究。
本研究将针对液压集成块进行性能评估系统的关键技术进行研究。
二、研究目的本研究旨在探讨液压集成块性能评估系统的关键技术，并通过实验研究验证其可行性，为实际应用提供技术支持。
三、研究内容液压集成块性能评估系统的关键技术主要包括以下几个方面：1. 性能参数分析：针对液压集成块的工作参数进行分析和研究，包括流量、压力和温度等参数。
2. 组成元件的分析与选择：液压集成块由多种液压元件组合而成，不同的组合形式对性能产生不同的影响，因此需要对各种组成元件进行分析和选择。
3. 性能评估方法：设计液压集成块性能评估的实验方案，并开展实验研究，对其液压传动、封闭性能等进行测试和评估。
4. 性能评估系统的开发：根据以上分析和研究结果，设计并开发液压集成块性能评估系统。
四、预期成果通过研究液压集成块性能评估系统的关键技术，预期达到以下成果：1. 确定液压集成块的关键参数，分析和优化其成本和性能。
2. 确定液压集成块组成元件的选择标准，提高其可靠性和稳定性。
3. 设计评估方案，开展液压集成块性能评估的实验研究。
通过实验研究，验证性能评估系统的可行性。
4. 设计并开发液压集成块性能评估系统，为实际应用提供技术支持。
五、研究方法本研究采用文献调研、理论分析和实验研究相结合的方法，通过对现有文献和实验数据进行分析，确定液压集成块的关键参数和组成元件选择标准，设计液压集成块性能评估的实验方案，开展实验研究，验证其可行性，并设计和开发液压集成块性能评估系统。
六、研究计划本研究计划启动时间为2021年10月，预计历时12个月，主要研究内容和工作计划如下：1. 第1-3个月：文献调研和分析，确定液压集成块的关键参数，研究液压元件的组成和选择标准。
液压集成块油路智能设计方法及关键技术研究的开题报告
液压集成块油路智能设计方法及关键技术研究的开题报告一、研究背景及意义随着我国机械制造业的不断发展，对液压集成块的需求不断增加，为了提高其性能和效率，油路智能设计成为了目前的研究热点之一。
液压集成块是由多个液压功能单元组成的一体化装置，其油路设计的优劣直接影响到整个系统的性能和效率。
目前，液压集成块的油路设计主要采用经验设计和计算机辅助设计的方法，但这些方法存在缺陷，无法满足油路智能设计的要求。
因此，研究液压集成块油路智能设计方法及关键技术，对提高其性能和效率，推动液压技术的发展，具有重要的意义。
二、研究内容及目标本研究将探索液压集成块油路智能设计的理论和方法，并进行关键技术的研究，包括以下内容：1.建立液压集成块油路智能设计的理论体系，包括液压系统建模、油路流动分析、优化设计等方面。
2.研究液压集成块油路智能设计的关键技术，包括智能优化算法、流体力学仿真、多场耦合分析等方面。
3.通过理论计算和实验验证，评估油路智能设计的效果，验证方法和技术的有效性和可行性。
研究目标：1.建立液压集成块油路智能设计的理论体系，提出一种液压集成块油路智能设计的方法。
2.研发液压集成块油路智能设计的关键技术，提高油路设计的效率和精度，降低成本。
3.验证方法和技术的有效性和可行性，提升液压集成块的性能和效率。
三、研究方法与步骤本研究采用理论计算和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：1.调研液压集成块的油路设计方法和技术，汇总液压系统建模、油路流动分析、优化设计等方面的理论和方法。
2.建立液压集成块油路智能设计的理论体系，包括液压系统建模、油路流动分析、优化设计等方面的理论体系。
3.研究液压集成块油路智能设计的关键技术，包括智能优化算法、流体力学仿真、多场耦合分析等方面的关键技术。
4.利用ANSYS软件进行实验仿真，验证方法和技术的有效性和可行性。
5.根据实验仿真结果，对液压集成块油路智能设计方法进行改进和完善。
四、预期成果及其应用价值1.建立液压集成块油路智能设计的理论体系，提出一种液压集成块油路智能设计的方法。
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第49卷第6期2009年11月大连理工大学学报Journal of Dalian U niversity of T echnologyV ol.49,N o.6N ov.2009材料、机械工程文章编号:100028608(2009)0620849205液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究曹宇宁3, 张 宏, 田树军, 王永安(大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连 116024)摘要:为检验和比较液压集成块的设计结果,设计了液压集成块装配过程仿真系统.该系统在三维装配环境下,采用基于特征体素的参数化造型方法完成装配单元的实体模型表达;深入研究了装配路径的规划算法,根据液压集成块的特点,提出应用优化的启发式搜索算法A 3进行装配路径规划;采用基于空间约束关系的坐标驱动技术实现液压集成块装配过程仿真;通过实例展示装配过程,验证了装配过程仿真系统的实用性和有效性.关键词:液压集成块;装配过程;动态仿真中图分类号:TP391.9文献标志码:A收稿日期:2007210215; 修回日期:2009207220.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375023).作者简介:曹宇宁3(19832),男,博士生,E 2mail :caoyuning @ ;田树军(19512),男,教授,博士生导师.0 引 言液压集成块作为集成式液压系统的主要单元,其设计的关键在于如何获得一个较优的外部布局和内部布孔的集成方案[1].由于系统组成的多样性及集成块设计过程的复杂性,仅能在外部布局不干涉的基本条件下,得到较优的设计方案,而外部元件的操作方便性及美观等因素很难纳入到集成块的优化设计中;不能保证实际装配过程中,零件之间有足够的装配工具操作空间、不出现碰撞与干涉.为设计和选择最佳方案,本文提出将虚拟装配技术应用到液压集成块的设计中,开发虚拟装配过程仿真系统,直观展示装配过程中零部件的运动形态和空间位置关系,检验元件布局的协调性以及装配工艺的合理性等,尽可能在设计阶段验证与改善产品的可装配性,发现问题,为设计系统提供反馈信息.1 液压集成块装配过程仿真系统总体结构以液压集成块优化设计为基础,针对集成块的结构特征和装配特性,开发了液压集成块虚拟装配过程仿真系统.该系统首先依据大连理工大学液压技术课题组开发的液压集成块智能优化设计系统[2]的设计方案数据,结合液压元件及标准件参数化数据库,建立集成块全方位装配模型;其次进行装配规划、虚拟环境下零件装配仿真和装配体碰撞干涉检验等工作;最后得到仿真系统的反馈信息,并判断设计结果是否符合装配工艺要求.系统总体结构如图1所示.图1 液压集成块装配过程仿真系统总体结构Fig.1 G eneral structure of HMB assemblyprocess simulation system2 液压集成块装配过程仿真关键技术研究2.1 建立装配模型针对虚拟装配设计对装配模型的要求,以已有的特征建模方法为基础,提出一种适合装配过程动态仿真的面向对象的建模方法,该方法对模型的实用信息进行了扩展,满足了装配环境对装配信息的需求.模型包括实体信息和装配关系信息.各零部件实体单元之间通过装配关系信息紧密联系在一起,组成完整的集成块装配模型.(1)实体信息将实体分为块体、标准件、液压元件以及装配工具四类,各类实体特征均包括工程特征及形状特征.①工程特征.块体和标准件的工程特征主要包括重量与材质等信息.装配工具的工程特征主要包括操作对象信息及工具类型等信息.液压元件的工程特征则分为技术数据和装配信息.技术数据包括工作压力、开启压力、流量及重量等信息;装配信息用来记录液压元件的密封件与联结件的选择信息.②形状特征.采用参数化造型方法建立集成块体、标准件实体以及装配工具实体.对液压元件类实体,定义特征体素为能够表达零件局部结构形状特征的基本实体,将液压元件实体模型的建立看做是由不同的特征体素通过一定的约束关系装配形成.由于很多液压元件的局部特征基本不变,只是部分控制尺寸会发生改变,如电磁铁、手轮及通油孔等,可以归结为专用特征.为此将特征体素分为基本特征体素类、专用特征体素类及修形特征体素类,通过体素约束类中的空间位置信息、空间姿态信息及特征体素间的布尔运算关系表达一个完整的元件模型.通过以上分析,以液压元件类为例,对装配模型的实体建模的层次分析如图2所示.通过选择特征体素、完整表达相关信息即可建立实体模型.该方法可以迅速组建一定规模的模型库;并且能够进行模型结构的局部快速调整设计和产品快速试制定型.(2)装配关系信息装配关系是建立零部件之间约束的关键[3].装配元件位置和姿态信息的准确描述是正确模拟产品装、拆过程的关键.一般包括装配体中零部件之间的位置关系、联接关系和配合约束关系.图2 液压元件实体建模层次Fig.2 Modeling hierarchy of hydraulic component装配单元在虚拟装配环境下的位姿信息通过对该装配单元的基准坐标系进行6元组描述,就可以全面地表示该装配单元在虚拟安装环境中的位置和方向.(Model X,Model Y,Model Z;Angle_X, Angle_Y,Angle_Z)Model X、Model Y、Model Z分别为装配单元的基点在虚拟安装环境坐标系中的X坐标、Y坐标、Z坐标;Angle_X、Angle_Y、Angle_Z分别为装配单元的基准坐标系在装配环境坐标系中绕X、Y、Z轴偏角.本系统中主要的联接关系为各个零部件及阀件与集成块体间螺纹联接、焊接等联接方式;主要配合关系为静态配合,装配单元间主要约束形式为贴合、对齐、定向和插入.2.2 装配规划为保证装配质量和效率,必须对装配过程进行正确、有效的描述,因此需要进行装配规划.装配规划技术是在虚拟装配建模基础上,首先对零部件的装配序列进行推理,然后对装配路径进行规划.(1)装配序列规划液压集成块除下表面外其余5个面均可以放置液压元件,下表面则为禁忌安装面,所以装配序058大连理工大学学报第49卷 列规划的自由性较大.因此本文提出了一种面向虚拟装配的产品装配顺序规划方法.该方法通过建立装配层次模型,并在此基础上生成装配体的层次树结构,最后实现装配顺序的分层规划.液压集成块装配体的结构具有层次性,由装配单元组合而成.装配单元既可以是单独的零件,如阀件、联结件等,也可以是子装配体,如叠加阀子装配体、板式阀子装配体等.装配模型的层次树结构如图3所示.层次模型以装配单元为研究对象,体现了实际形成装配体的主要装配序列.生成装配顺序的具体算法为Step 1根据广度优先进行搜索,确定形成各级装配节点的装配单元,如装配体A 由子装配体A1、A2及零件A3装配形成,子装配体A11由零件A111、A112、A113装配形成;Step 2确定形成装配节点的装配单元的装配顺序,如确定形成装配体A21的装配单元为装配顺序A211、A212、A213;Step 3由装配层次模型的底层开始,逐层向根节点逼近,递归形成装配体的装配顺序.图3 装配层次树结构Fig.3 Hierarchical tree structure(2)装配路径规划装配路径规划就是要在一定的时间范围之内,寻找一条从起始点开始、由连接一系列节点的轨迹段组成的可行路径,在满足装配约束的条件下使轨迹代价函数尽可能小.液压集成块的装配独立于集成式液压系统,选择一个合理的、无碰撞的装配路径,能够节省装配时间、明显提高装配效率.相比位姿空间法、可视图法及人工势场法等三维空间下的装配路径规划方法,启发式搜索算法A 3具有建模方法简单、无局限性及计算量小等优点.计算机软、硬件技术的发展使快速干涉计算成为可能[4],故本文采用空间规划与A 3搜索算法相结合的方式,在装配约束下成功地进行液压集成块虚拟装配的装配路径规划.A 3算法基本思想是先将规划空间表示成网格形式,然后通过预先设定的代价函数寻找最小轨迹代价.其启发代价函数为f ′(n )=g ′(n )+h ′(n )式中:f ′(n )为估价函数;h ′(n )为节点n 到目标点的最短路径的启发值,该启发值通常取做起点与节点之间的欧氏距离;g ′(n )为起点到节点n 的轨迹代价,且有g ′(n )=g ′0(n )+g ′1(n )g ′0(n )是父节点的轨迹代价值,g ′1(n )是从父节点到该节点的轨迹代价.①规划空间的划分通过适当的网格对规划空间进行合理的划分是实施A 3算法的基础.根据液压集成块的装配特点,由相关约束条件确定网格大小,并根据当前装配单元位姿与目标节点处装配单元位姿,得到节点扩展的优先和禁忌方向.在三维规划空间中,每个网格取做一小立方体,设其边长为l ,则步长范围为[l ,3l ].当运动体从一个网格进入相邻网格时,限定最大拐弯角为45°,则每一初始位置对应于下一可行位置的范围至多包括9个相邻网格(见图4).图4 节点扩展方法示意图Fig.4 Schematic diagram of node 2expanding method设L 为进行装配路径规划的区域长度,从运动体的当前位置q 0(x 0,y 0,z 0)开始,将距q 0的距离不超过L 的规划区域按上述方法进行划分,得到n 个网格单元,每个网格单元中取最小代价节点作为搜索空间的待选节点.这样,当运动体从一个网格进入相邻网格时,所有的优先可行节点不超过9个,从而大大缩小了搜索空间的规模.②节点扩展由于构造规划空间的过程已考虑约束条件,在扩展当前节点的有效后继子节点时,从当前位158 第6期 曹宇宁等:液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究置出发,在最小步长、最大拐弯角之内能够到达的可行节点不超过9个,只需依次判断当前节点与这些可行后继节点的连线是否满足区域长度约束及扩展方向约束.如果满足,则作为有效的后继子节点,否则舍弃.③算法步骤搜索过程中设置open和close两个表,open 表记录所有已扩展而未考察的节点,close表记录已搜索过的节点.算法流程如下:Step1调整装配单元初始位姿,并将初始位姿节点放入到open表中;Step2如果open表为空,转到Step9;Step3取出open表中第一个搜索节点;Step4如果当前点是目标,算法成功,结束;Step5将装配单元移动到这个节点上,判断是否与其他装配单元干涉,如果干涉,装配单元退回,将当前节点从open表中删除,转到Step2;Step6将当前节点放入到clo se表中;Step7判断节点扩展方向是否与运动方向一致,如果不一致,变换坐标系使一致;Step8判断有无优先或禁忌方向并依此扩展当前节点,计算各节点代价,将新产生的节点放入到open表,更新启发值,并对open表排序,转到Step2;Step9如果clo se表为空,算法失败,跳出,否则转到Step10;Step10取出close表中第一个搜索节点,将装配单元移动到该节点上,并做旋转,转到Step8.算法通过调整装配单元初始位姿和为节点扩展提供优先及禁忌方向两项措施,避免扩展一些不可能成功的子节点,有效地减少搜索空间;通过采用可变节点扩展步长,提高规划效率.其中Step7采用坐标变换,既可以提高算法效率,又可得到一条相对转折次数较少的曲线;Step10为针对装配单元只能通过旋转通过狭小区域的情况所提出的改进措施.在虚拟装配中,实时地检测装配单元的位姿和目标节点处位姿的偏差,当该偏差小于装配路径规划的区域长度时,系统自动将装配单元的位姿调整到最终的装配位姿.2.3 虚拟装配过程动态仿真液压集成块装配仿真能实时显示集成块上各个零部件的运动,直观展示装配过程中零部件的运动形态和空间位置关系,并能即时调用相应三维装配工具模型判断是否存在足够装配空间,从而完整地演示集成块装配全过程.在虚拟环境中建立液压集成块装配模型实体、进行装配规划后,采用基于空间约束关系的坐标驱动技术进行装配过程动态仿真.基于空间约束关系的坐标驱动技术,即求出约束作用下待装零部件的位姿变换矩阵,并对其进行位姿变换,使零部件调整到受约束的位姿状态.通过分析装配过程中零件的运动,验证装配过程的可行性和评价装配过程中的人机因素,并对初始路径及其关键点位姿进行实时交互修改与调整,达到验证与改进产品整体装配性能的目的.实现液压集成块装配仿真的基本思路是:首先计算集成块上每个装配元件在每个时间点上的位置和姿态信息,然后在时间场景数据结构中,保存时间点上发生变化的阀类元件以及零部件的状态(位置、姿态和显示属性)信息(图5是“更新2时间”数据结构的示意图),最后根据这些更新2时间数据结构信息以一定的时间间隔,不断地重新绘制集成块场景图.图5 “更新2时间”数据结构示意图Fig.5 Schematic diagram of data structure for“time2update”3 装配过程仿真系统应用实例基于以上技术,在MD T(AutoCADMechanical Desktop)环境下,以Visual C++6.0为编译工具,用ObjectARX作为二次开发工具,开发了虚拟装配过程仿真系统.本文以一个设计方案为例,该方案中包含一个含103个孔的集成258大连理工大学学报第49卷 块、19个主要元件及相关联接件和密封件.首先调用系统的装配模型实体创建功能,装配仿真开始时,依装配序列调用该子装配体中的装配单元模型,并在按装配路径中位姿节点进行虚拟装配过程仿真.图6为该液压集成块的虚拟装配过程及结果展示.以装配过程中最后一个子装配体为例进行说明,即图6(a )中箭头所示装配单元及其联接件.该元件所在面为上表面,初始位姿为P 0(300,0,326;0,0,0),目标位姿为P t (176,226,32;0,0,0).以5为路径规划空间网格边长进行装配路径规划,得到装配路径,共包含位姿节点76个,途中避开可能干涉元件(包括块体)共5个.装配开始时,每隔30ms ,装配单元即调整到下一节点位姿,同时进行场景重绘,形成连续的装配过程展示.图6 液压集成块虚拟装配过程Fig.6 Assembly process simulation of HMB4 结 语本文从系统结构、关键技术及实例分析等方面验证了虚拟装配技术在液压集成块工程设计领域中的实用价值及可行性.系统能够从装配角度得到装配工艺、元件外部布局可能存在的问题等反馈信息以便及时调整设计,达到提高设计质量和减小设计人员工作量的效能;同时由于虚拟环境特有的多通道感知性,在装配过程中可充分利用操作者的经验和知识.随着进一步研究,建立装配评价体系,使系统在虚拟环境中可感知和可视化进行各种装配工艺方案的比较,对实际的装配过程具有更为重要的指导意义.参考文献:[1]李利.液压集成块智能优化设计理论与方法研究[D ].大连:大连理工大学,2002[2]田树军,李利,冯毅.基于计算智能的液压集成块优化设计[J ].中国机械工程,2003,17:149221495[3]严隽琪,范秀敏,马登哲,等.虚拟制造的理论、技术基础与实践[M ].上海:上海交通大学出版社,2003[4]田立中,付宜利,马玉林,等.装配路径规划中基于动态坐标的A 3搜索算法[J ].计算机集成制造系统2CIMS ,2002,8(4):3162319R esearch on key technology ofhydraulic manifold block assembly process simulation systemCAO Y u 2ning 3, ZH ANG H ong , TI AN Shu 2jun , WANG Y ong 2an(Key Laboratory for Precision &Non 2traditional Machining Technology of Ministry of Education ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,China )Abstract :In order to check and compare different design result s of hydraulic manifold block (HMB ),an HMB assembly process simulation system is designed.In virt ual 3D assembly environment ,t he paramet ric modeling met hod based on t he feat ure element is adopted to describe t he entities of t he assembly unit.After t he deep research on t he assembly pat h planning algorit hm ,an optimal heuristic search algorit hm based on A 3is proposed to adapt t he feat ure of HMB.At last ,t he simulation of HMB ′s assembly is realized by using t he technology of axis driving under spatial const raint.A demonstration example is also exhibited for verifying t he p roposed met hod and t he experimental result s demonst rate t he p racticability and effectiveness of t he system.K ey w ords :hydraulic manifold block (HMB );assembly p rocess ;dynamic simulation358 第6期 曹宇宁等:液压集成块装配过程仿真系统关键技术研究。