多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

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公差分析和优化设计

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阐述了计算机辅助三维公差分析的原理和步骤
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机械结构多场耦合分析与优化设计

机械结构多场耦合分析与优化设计1. 引言机械结构在现代工程领域中扮演着非常重要的角色。

为了提高机械结构的性能，多场耦合分析与优化设计成为一个关键的研究领域。

本文将探讨机械结构中多场耦合分析与优化设计的原理和方法，以及相关的应用和挑战。

2. 多场耦合分析多场耦合涉及多个物理场的相互作用。

在机械结构中，常见的多场耦合问题包括热-力耦合、电-力耦合和流-固耦合等。

多场耦合的分析需要同时考虑多个物理场的影响和相互作用，以获得更准确和可靠的结果。

3. 分析方法针对机械结构中的多场耦合问题，研究人员提出了多种分析方法。

有限元方法是最常用的分析方法之一，通过将结构离散化为有限数量的元素，将耦合问题转化为求解一系列大型代数方程组的问题。

其他常用的方法包括边界元方法、网格方法和面元方法等。

4. 优化设计优化设计是为了提高机械结构的性能而对其进行调整和改进的过程。

在多场耦合分析的基础上，通过优化设计可以找到最佳的结构参数和工艺参数，以实现最佳的性能和效果。

优化设计方法包括灵敏度分析、遗传算法和粒子群算法等。

5. 应用案例多场耦合分析与优化设计在工程中有着广泛的应用。

例如，在汽车制造中，通过多场耦合分析可以研究汽车发动机的燃烧、热传导和结构变形等问题，以优化汽车的燃油效率和性能。

在航空航天领域，多场耦合分析可以用于模拟飞机在高速飞行时的空气动力学、结构振动和热加载等问题，以提高飞机的安全性和稳定性。

6. 挑战与展望尽管多场耦合分析与优化设计在理论和方法上取得了很大的进展，但仍然面临一些挑战。

首先，多场耦合问题的建模和求解仍然是一个复杂而困难的任务。

其次，多场耦合分析和优化设计需要大量的计算资源和时间。

最后，多场耦合分析与优化设计还需要更深入的研究，以应对未来工程中更加复杂和多样化的问题。

总结机械结构多场耦合分析与优化设计是一个复杂而重要的研究领域。

通过综合考虑多个物理场的相互作用，可以实现机械结构性能的提升。

未来，随着计算能力的提高和研究方法的不断发展，多场耦合分析与优化设计将在机械工程领域中发挥更加重要和广泛的作用。

SolidWorks建模误差的分析与优化策略

SolidWorks建模误差的分析与优化策略SolidWorks是一种广泛应用于机械设计、产品仿真和制造的三维CAD软件，它被许多工程师和设计师用来创建复杂的产品模型和装配体。

然而，在使用SolidWorks进行建模时，误差是不可避免的。

本文将探讨SolidWorks建模误差的分析和优化策略，以帮助用户提高建模的准确性和可靠性。

1. 误差的分析在SolidWorks建模过程中，误差可以来源于多个方面，包括几何形状、尺寸和装配之间的配合。

为了分析误差，我们可以采取如下的策略：1.1 检查建模参数和单位在进行建模之前，应仔细检查模型的单位设置和建模参数。

确保所使用的单位与项目需求一致，并检查模型的精度设置是否符合要求。

这可以帮助避免因单位或参数设置错误而引起的误差。

1.2 使用准确的尺寸和公差在进行尺寸标注时，应确保使用准确的尺寸和公差。

建议使用实际测量的数据，而不是估计值或理论计算值。

同时，要了解尺寸的公差要求，以便在建模过程中进行适当的调整。

1.3 检查模型的几何使用SolidWorks的检查工具，如合理性检查、干涉检查和性能评估，可以帮助检查模型的几何形状是否符合要求。

这些工具可以帮助识别潜在的错误和冲突，并提供修复建议。

1.4 进行装配分析如果建模的是一个装配体，建议进行装配分析。

装配分析可以帮助检查装配的配合是否正确，是否存在不符合要求的间隙或干涉。

通过模拟真实使用条件下的装配过程，可以更好地理解装配的行为和性能。

2. 优化策略为了优化SolidWorks建模的准确性和可靠性，以下是一些策略和技巧：2.1 模型简化对于复杂的模型，可以考虑进行模型简化。

删除不必要的细节和特征，将模型简化为必要的几何形状。

这样可以减少建模时的复杂性和错误的可能性，并提高建模的效率和稳定性。

2.2 使用参数化建模参数化建模是一种基于参数和关系的建模方法。

通过定义参数和关系，可以轻松地修改模型的尺寸和形状，而无需重新建模。

CATIA软件零件装配误差

CATIA软件零件装配误差CATIA软件是一种广泛应用于机械设计和制造领域的CAD/CAM 软件，它不仅可以用来进行三维建模和绘图，还可以进行零件装配和运动仿真等功能。

然而，在进行零件装配时，由于设计、制造等方面的误差，往往会导致装配误差的出现。

本文将就CATIA软件中的零件装配误差进行详细介绍，并探讨相关解决方法。

一、误差产生的原因在CATIA软件中进行零件装配时，误差通常可以分为两类：设计误差和制造误差。

设计误差主要是由于设计师对零件装配的要求设定不准确或者理解有误引起的。

而制造误差则主要是由于材料加工、装配工艺等方面引起的。

1. 设计误差设计误差主要包括以下几个方面：（1）尺寸误差：在设计过程中，由于各种原因，零件的尺寸可能无法完全按照设计要求制造出来，导致装配时出现误差。

（2）几何误差：零件在设计时可能存在几何特征的错误或者不准确，例如曲线的拟合误差、曲面的偏差等。

（3）配合误差：零件之间的配合要求可能无法完全满足，导致装配时存在间隙或者过紧的问题。

2. 制造误差制造误差主要包括以下几个方面：（1）加工误差：由于加工设备和工艺的限制，零件的加工精度无法保证，导致装配时出现误差。

（2）测量误差：在测量过程中，由于测量装置和人为因素等原因，测量的结果可能存在误差，进而影响零件的装配精度。

（3）安装误差：在进行零件安装时，操作工人可能存在操作不当或者精度控制不准确的问题，从而导致装配误差的产生。

二、误差分析方法CATIA软件提供了多种分析工具和功能，可以帮助用户对零件装配误差进行分析和解决。

下面介绍几种常用的误差分析方法。

1. 公差分析公差分析是一种用来分析装配误差敏感性的方法。

在CATIA软件中，可以通过设置公差链和公差堆叠的方式来模拟零件装配时的误差传递过程，并通过敏感度分析来评估不同因素对装配精度的影响程度。

2. KINEMATICS分析KINEMATICS分析是一种用来分析零件运动特性的方法。

浅谈机械设计孔与轴的配合

浅谈机械设计孔与轴的配合摘要：针对孔轴之间的一些公差，很少从装配结合面的角度研究具有各种公差耦合效应的孔轴配合误差建模方法以及加工误差对配合性能的影响。

零件加工误差是通过装配结合面传递和积累的，因此结合面是误差传递和积累的关键点。

在考虑各种误差数据随机性的基础上，提出了孔轴结合面装配误差建模方法，分析了实际误差对匹配性能的影响。

在此基础上，可以在设计阶段预测孔轴的装配精度，并在此基础上进行零件的公差优化设计，保证设计要求的装配精度与功能要求的匹配性．关键词：机械设计；孔与轴；配合引言随着我国机械设计制造行业的发展，国家出台了相应的选型标准。

类比方法确定配合类别，并通过参考现有公差等级来调整配合紧密度。

实验方法周期长，选择合作时应建议先用基础孔系。

不同的零件有不同的加工方式，所以要根据实际加工需要选择配合，减少加工对配合的影响。

经常更换零件，选择松动的零件。

如果制浆造纸设备的运行环境不好，在购买设备之前没有装配图。

考虑到配合件的受力，在制浆造纸设备中过盈配合受到限制，传递扭矩相同，但配合方式不同。

要考虑零件的装配难度，大过盈安装拆卸困难。

零件尺寸应充分考虑，小尺寸应选择紧配合。

轴承需要经常更换，应合理选择轴承配合。

1公差配合概念公差是零件的可变几何参数。

在机械设计中，几何参数是物理参数，例如角度。

必须确认可更换部件的规格在缺省范围内发生变化。

公差可以分为大小、造型和位置公差。

国际标准中有20个公差等级，配合是孔轴公差公差尺寸相同的比率，包括干涉配合和间隙配合。

不同的孔和轴具有不同的密封要求，最大间距值是孔和轴公差值之间的差值。

以质量目标为导向的统计公差法思想是根据工艺质量的共同要求建立定量标准指标，并利用responcesurface方法通过软件生成二维标准化统计公差，以控制相应的工艺控制方案。

公差配合是间隙范围内的变化，配合公差会影响配合精度。

拟合系统包括基波系统和基波系统，应在一些直径相同的长波通应用中选择基波系统。

基于结合面变形的装配误差建模研究

64交通科技与管理技术与应用0　引言装配结合面一般指机械零部件在装配过程中微观表面相互挤压形成的接触面。

机械零部件相互结合由于摩擦、磨损、润滑等特性发生结合面形变，这种类型的形变通过累积和传递，对于机械结构将成为一个极大的影响因素。

据研究，机床结合面处的变形量占机床整体静变形量的比例可达85%~90%[1]。

张慧锋[2]等人根据法向压力与界面变形之间的关系设计了固定结合面的静态特性实验。

杨红平[3]等分别采用分形理论和力学理论，对微观粗糙表面和接触结合面进行了分析，构建了接触过程中不同受力阶段的接触模型。

Megalingam 和Mayuram [4]利用有限元分析对粗糙表面之间的接触进行建模分析，得到了接触面之间的压强。

庄艳[5]等提出了分水岭分割的计算法，得到了较准确的粗糙表面结合面接触刚度。

王世军[6]等，通过实际零件表面尺寸测量，构建了装配预测模型，采用罚函数法对模型进行了求解，实现装配精度的预测。

杨国庆[7]等采用数值方法分析了刚性光滑面与粗糙面之间的接触，获得了结合面间理想化的接触特性，但是与实际情况存在一定偏差。

近年来，关于装配误差建模，很少考虑由于结合面形变而产生的影响，且建模也是假定配合面为两个刚性面或一刚性面与粗糙面相互配合，与实际装配精度存在较大偏差[8]。

随着时代的发展，科技的进步，企业对于数控机床的整机性能要求越来越高，所以需要人们综合考虑机械装配零件中形变对装配精度的影响。

1　构建零部件装配变形的误差模型1.1　坐标变换与位姿描述装配过程误差模型是在零件制造误差的基础上考虑装配过程中的变形，并用旋量参数不等式表示和描述不同几何特征的变化，从而体现零件理想几何特征与实际几何特征间的相互关系[9]。

相比传统装配误差模型，虑及装配零部件形变的误差模型更容易表达实际的装配情况。

在坐标空间中，产品装配精度主要通过局部坐标系中的零件误差以及坐标系之间的坐标变换来表示。

如图1所示，存在三个坐标系，，。

装配偏差建模

尺寸链模型
计算尺寸链模型常用的方法：极值法（Worst Case, WC）统计法（Root Sum Square, RSS）
One - dimensional Assemblies Worst Case,WC : dU Ti TASM Root Sum Square, RSS : dU Ti
Cai等(1997), Carlson(2001), Wang(2003), 曹俊(2008), 等
Hsieh and Oh(1997), Xie and Hsieh(2002), Cai等(2006), 等 Liu and Hu(1997), Long(2000), Camelio(2003), 邢彦锋(2008), Dahlstrom等(2002,2007), 等 Merkley（1996,1998），Stout （2000），Bihlmaie（1999），等
尺寸链模型
研究内容：
建立装配尺寸链，获得封闭环与组成环之间的显示或隐式函数关系，基于极值法或统计法，研究装配偏差与零件偏差之间的映射模型。
模型假设：装配的零件均为刚体。相关背景：
尺寸链模型将装配过程中的偏差分为三类，封闭环是装配运动的调整量，也是最后的装配偏差所在。零件的尺寸偏差（independent）
研究模型：
一维偏置梁模型
薄金属板焊接装配过程中，将金属板简化为一维悬臂梁，装配过程可分为串行装配（ Assembly in series ）和并行装配（Assembly in panel）。
影响系数法
基于材料力学和有限元工具的分析，装配偏差与零件偏差的关系:
v c1v1 c2v2
动力学柔性静态分析

偏差耦合多电机

偏差耦合多电机1. 引言1.1 概述偏差耦合是指在多电机系统中，由于各个电机之间存在相互影响和共同作用的情况下，导致系统中的电机无法独立运行，而受到其他电机运行状态的影响。

在实际应用中，偏差耦合常常会导致系统性能下降、控制困难等问题，因此对偏差耦合问题的研究和解决具有重要的理论意义和工程应用价值。

在多电机系统中，每个电机都是独立的执行器，负责完成特定的任务。

然而，由于多种因素的综合作用，如机械结构、力学特性以及控制策略等，各个电机之间的运动状态往往会相互影响。

这种相互影响导致了偏差耦合问题的产生。

例如，当一个电机发生故障或者受到负载变化的影响时，其它电机的转速、力矩等运行状态可能会发生改变，从而影响到整个系统的稳定性和控制性能。

偏差耦合问题在许多领域中都有广泛的应用，特别是在航空、航天、机器人和自动化控制系统等方面。

在这些领域中，多电机系统常常用于实现复杂的动力控制和机械操作。

然而，由于偏差耦合的存在，使得系统难以精确控制，影响到了系统的稳定性、精度和可靠性。

因此，本文将重点研究偏差耦合多电机系统的问题，并探讨其产生的原因和影响，为进一步解决和改善偏差耦合问题提供理论和实践的指导。

通过深入分析偏差耦合现象的特点和机理，可以为多电机系统的控制设计和优化提供有益的参考，提高系统的控制精度和性能。

综上所述，本文的目的是对偏差耦合多电机系统进行全面的研究和分析，以期能够为解决偏差耦合问题提供有效的解决方案和方法，并促进多电机系统的发展和应用。

通过本文的研究，相信能够为相关领域的研究人员和工程师提供有关偏差耦合问题的重要信息和指导，推动相关领域的科学研究和工程实践的进展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包含以下信息：文章结构部分可以用来向读者介绍整篇文章的组织结构。

通过清晰地阐明文章的章节和主要内容，读者可以更好地理解文章的逻辑和发展。

本文将按照以下章节展开：1. 引言：本部分将对偏差耦合多电机的研究背景和意义进行概述，并介绍文章的结构和目的。

冲压模具中的多场耦合仿真与优化设计

冲压模具中的多场耦合仿真与优化设计冲压模具是工业生产中常用的一种模具，用于对金属材料进行冲压成型。

为了提高冲压模具的性能和效率，多场耦合仿真与优化设计成为一个重要的研究方向。

本文将探讨冲压模具中的多场耦合仿真与优化设计的相关问题，并依此作为文章的组织结构。

1. 冲压模具的多场耦合仿真冲压模具的多场耦合仿真是指在仿真过程中考虑多个物理场的相互影响，以更准确地模拟冲压过程的各个环节。

多场耦合仿真可以包括以下几个方面的内容：1.1 力学仿真冲压过程中涉及到大量的力学问题，如材料受力、模具受力等。

通过力学仿真，可以分析模具的受力情况，预测模具的变形和应力分布，从而优化模具结构。

1.2 热仿真在冲压过程中，会产生大量的摩擦热和塑性热。

热仿真可以模拟冲压过程中的温度变化，预测材料的热影响区域和温度分布，对冲压模具的冷却设计和材料选择有重要意义。

1.3 流动仿真冲压过程中，液体或气体的流动也会对模具产生影响。

流动仿真可以模拟冲压过程中液体或气体的流动情况，预测液压或气压在模具中的分布和压力变化，为优化液压系统和气压系统提供参考。

2. 冲压模具的优化设计冲压模具的优化设计是在多场耦合仿真的基础上，通过优化模具的结构和参数，提高冲压模具的性能和效率。

优化设计可以包括以下几个方面的内容：2.1 结构优化通过结构优化，可以调整模具的几何形状和布局，提高其刚度和强度，减小变形和应力集中，降低振动和噪音。

结构优化可以采用有限元分析等方法，寻找最佳的模具结构。

2.2 参数优化除了结构的优化，还可以通过参数的优化来改善冲压模具的性能。

参数优化可以包括材料的选择、涂层的应用、热机械处理等，以提高冲压模具的耐久性、表面质量和生产效率。

2.3 工艺优化冲压过程是一个复杂的工艺过程，需要考虑多个因素的综合影响。

通过工艺优化，可以确定最佳的冲压参数、液压参数和气压参数，以达到最佳的冲压效果和产品质量。

3. 冲压模具的发展趋势随着科技的不断进步，冲压模具的多场耦合仿真与优化设计也在不断发展。

公差优化设计技术

1．公差优化设计技术公差是零件尺寸和几何参数的允许变动量。

它是机械精度表达的具体表现，是机械装置的使用要求与制造经济性之间协调的产物、是机械产品设计和制造的重要技术指标。

公差设计（Tolerance Design）包括公差分析和公差分配，公差设计是建立在公差设计函数的基础之上的。

所谓公差设计函数（Tolerance design function）就是指装配技术要求、产品功能要求等与有关尺寸之间的函数关系，如孔轴配合件的配合间隙的数学表达式。

所谓公差分析（Tolerance Analysis），也叫公差验证(Tolerance Verification)，就是已知各组成环的尺寸和公差，确定最终装配后须保证的封闭环的公差。

这时，组成环公差作为输入，封成环公差作为输出。

当最终性能未满足时，重新修改输入公差。

所谓公差分配(Tolerance Distribution)，也叫公差合成(Tolerance Systhesis)，是指在保证产品装配技术要求下规定各组成环尺寸的经济合理的公差。

公差的最优化分配（设计）法是指建立公差模型（加工成本公差模型、装配失效模型）和约束条件（装配功能要求、工序选择条件等），利用各种优化算法进行公差分配。

公差优化设计实质上是一个以尺寸链（或传动链）组成的零部件制造成本最小为目标，以设计技术条件和预期装配成功率为约束的数学规划问题，也是一个多随机变量的优化问题。

公差设计应在使用要求及加工能力的约束下以成本最低作为目标函数。

此成本应包含产品生命期中多项成本因素的综合总成本, 其中包括制造成本、质量损失成本、废次品损失成本、库存成本及机会损失成本等。

制造成本是指产品在制造过程中发生的各种损耗的总和, 是各种成本因素中最直接、最必不可少的成本因素。

因此, 对公差与制造成本进行建模是公差优化中的基础问题。

基于装配定位优先级的并联结合面误差建模

基于装配定位优先级的并联结合面误差建模吕程刘子建湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082摘要:分析了并联结合面在装配定位优先级意义下装配误差的形成机理与计算方法㊂针对常见的平面结合面与圆柱结合面,分析了误差形成和装配精度失效的原因,采用小位移旋量(S D T )法描述了误差变动㊂针对并联结合面间位姿变动的相互影响,定义了装配定位优先级的概念,并详细分析了并联结合面装配定位优先级的判定依据㊂根据装配定位优先级确定了并联的各结合面误差组成及计算方法㊂列举了常见的并联结合面形式,并以一组常见并联结合面的装配误差分析为例,验证了该方法的可行性,为装配体误差分析㊁零件精度设计㊁装配成功率计算等提供了借鉴㊂关键词:并联结合面;小位移旋量法;装配定位优先级;结合面误差建模中图分类号:T H 115 D O I :10.3969/j.i s s n .1004‐132X.2015.24.005P a r a l l e l J o i n t S u r f a c eE r r o rM o d e l i n g B a s e do nA s s e m b l y P o s i t i o n i n g P r i o r i t y L üC h e n g L i uZ i ji a n S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fA d v a n c e dD e s i g na n d M a n u f a c t u r e f o rV e h i c l eB o d y,H u n a nU n i v e r s i t y ,C h a n gs h a ,410082A b s t r a c t :T h e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n d c a l c u l a t i o nm e t h o d o f a s s e m b l y e r r o r o f p a r a l l e l j o i n t s u r -f a c eu n d e r t h ee f f e c t so fa s s e m b l yp o s i t i o n i n gp r i o r i t y w e r ea n a l yz e d .I nv i e w o f t h ec o mm o n p l a n e j o i n t s u r f a c e a n d c y l i n d r i c a l j o i n t s u r f a c e ,t h e f o r m a t i o no f jo i n t s u r f a c e e r r o r a n d t h e i n v a l i d r e a s o no f a s s e m b l yp r e c i s i o nw e r e a n a l y z e d ,t h ev a r i a t i o n so f e r r o r sw e r ed e s c r i b e db y SD T m e t h o d .I nv i e wo f t h e i n t e r p l a y o f p o s i t i o nc h a n g eb e t w e e n p a r a l l e l j o i n t s u r f a c e s ,t h ec o n c e p to f a s s e m b l yp o s i t i o n i n gp r i o r i t y w a s d e f i n e d ,a n d t h e j u d g m e n t c r i t e r i o n so f t h e a s s e m b l yp o s i t i o n i n gp r i o r i t y o f p a r a l l e l jo i n t s u r f a c ew e r e a n a l y z e d i nd e t a i l s .T h e s p e c i f i c c o m p o s i t i o na n dc a l c u l a t i o n m e t h o d so f t h e e r r o r so f a l l p a r a l l e l j o i n t s u r f a c e sw e r e d e t e r m i n e db a s e d o n t h e a s s e m b l y p o s i t i o n i n g p r i o r i t y.T h e c o mm o n f o r m s o f p a r a l l e l j o i n t s u r f a c ew e r e l i s t e d ,a n d o n e o f t h e m w a s t a k e n a s a n e x a m p l e f o r a s s e m b l y e r r o r a n a l y -s i s .A s a r e s u l t ,t h e p r a c t i c a b i l i t y o f t h i sm e t h o dw a s v e r i f i e d ,a n d t h e r e f e r e n c e s o f a s s e m b l y e r r o r a n a -l y s e s ,p a r t p r e c i s i o nd e s i g n ,a s s e m b l y su c c e s s r a t e c a l c u l a t i o na n d s oo nw e r e p r o v i d e d .K e y wo r d s :p a r a l l e l j o i n t s u r f a c e ;s m a l l d i s p l a c e m e n t t o r s o rm e t h o d ;a s s e m b l y p o s i t i o n i n g p r i o r i t y ;j o i n t s u r f a c e e r r o rm o d e l i n g收稿日期:20150323基金项目:国家自然科学基金资助项目(51175161,51305132)0 引言装配是产品生产的重要环节㊂装配体的拓扑结构决定了各零件间的装配关系,零件依据装配关系通过几何表面的相互贴合完成装配,实现产品功能㊂零件加工必然存在的误差将通过装配在结合面处累积,直接影响零件的装配定位㊂产品结构复杂时,装配误差可能来源于多个关系复杂的结合面,此时,结合面在装配定位上的相互约束就成为影响装配成功率及产品精度性能的重要因素㊂目前国内外学者对装配定位约束问题以及装配误差求解方法的研究已取得了一定的成果㊂杨将新等[1]基于新一代G P S 的恒定类,研究了装配定位接点的分类,以及由接点属性确定的并联装配关系定位的优先次序㊂李春丽[2]以包含圆柱结合面及平面结合面的两零件装配为例,分析了不同定位基准顺序下两零件装配体的误差变动㊂A n s e l m e t t i 等[3‐4]分析了常见几何表面的定位特征及配合零件间的误差控制需求,讨论了多种结合面的尺寸链与误差建模方法㊂蒋科等[5]考虑定位优先级对装配特征配合变动的影响,提出了间隙配合变动的算法与装配成功率计算方法㊂C a -m e l i o 等[6]分析了装配误差来源,提出了一种多工位装配系统误差传递的计算方法㊂上述研究侧重于结合面定位约束关系的处理方法研究和装配误差问题分析㊂对于复杂装配体中非常常见的并联结合面间的约束关系㊁定位顺序的判断方法,以及并联结合面误差的计算方法还未见系统的研究㊂复杂装配体误差分析与建模的研究尚缺乏理论依据㊂鉴于此,本文在定义装配定位优先级概念的基础上,提出了并联结合面㊃5923㊃基于装配定位优先级的并联结合面误差建模吕程刘子建Copyright ©博看网. All Rights Reserved.装配定位优先级的判断依据,进一步分析了并联结合面误差形成的机理,建立了并联结合面的装配误差分析模型,为复杂装配体的误差理论研究提供了一种新的方法㊂1 结合面及其误差组成分析结合面是指由不同零件上的两几何表面通过装配关系相互贴合形成的一对接触面㊂根据组成结合面的常见几何要素类型可分为平面结合面㊁圆柱结合面等㊂根据结合面在误差传递方向上的关系,可分为串联结合面和并联结合面㊂并联结合面又可分为同体并联结合面与异体并联结合面,如图1所示㊂(a)串联结合面(b)同体并联结合面(c)异体并联结合面图1 串联、并联结合面示意图图1中P1~P6为零件,F1~F6为结合面,箭头为误差传递方向㊂零件间的装配连接形成了误差传递的路径㊂串联结合面在误差传递路径上为串行关系,并联结合面可分为两种情况㊂一是并联的各结合面关联的零件相同,称为同体并联结合面,如图1b中F1㊁F2关联的零件均为{P1, P2};二是并联的各结合面关联的零件不同,称为异体并联结合面,如图1c中F2关联的零件为{P2,P3},F5关联的零件为{P4,P5}㊂并联结合面在误差传递路径上为并行关系㊂实际装配中,结合面处汇集了零件表面的加工误差和装配过程引入的误差,即结合面误差㊂同体并联结合面的误差不但使零件的实际装配位姿产生变动,甚至可能改变结合面的配合与约束性质,是复杂装配体误差分析㊁装配成功率计算时必须研究的重要问题㊂当组成异体并联结合面的几何表面间的零件均为固定连接时,可将固定连接的多个零件视为一个刚性体,这样可将该类异体并联结合面视为同体并联结合面进行讨论,如图2所示㊂异体并联结合面等效的同体并联结合面图2 异体并联结合面的简化图2中,F1㊁F4与F3㊁F6均为固定连接,因此,P1㊁P2㊁P4可视为新的刚性零件P'1,P3㊁P5㊁P6可视为新的刚性零件P'2,F2与F5为最后装配形成的并联结合面㊂因此,F2与F5可视为同体并联结合面㊂下面引入小位移旋量(s m a l ld i s p l a c e m e n t t o r s o r,S D T)法重点讨论同体并联结合面的可装配性和误差传递问题㊂小位移旋量法由B o u r d e t在1996年引入误差研究领域,用于表示具有理想形状的几何要素的微小位移[7]㊂S D T方法采用6个变动分量构成的矢量来描述上述微小位移,即D=(α,β,δ,u, v,w),其中α㊁β㊁δ表示绕x㊁y㊁z坐标轴旋转的微小变动,u㊁v㊁w表示沿x㊁y㊁z坐标轴平移的微小变动㊂本文假设组成结合面的零件表面在误差作用下的实际表面的形状不发生改变㊂实际装配中平面结合面误差体现为两零件理想几何表面的相对位姿变动;圆柱结合面误差体现为两圆柱面理想轴线的相对位姿变动,如图3所示㊂(a)平面结合面误差(b)圆柱结合面误差图3 结合面误差图3中,各几何要素实际位姿相对于理想位姿的变动由零件加工误差引起,组成结合面的实际几何要素的不重合度因装配过程引入的误差导致㊂前者是不可避免的,且在零件加工完成后即为已知的定值,后者可通过装配过程进行控制,本文假设装配过程理想时后者误差为0㊂根据齐次坐标变换法[8‐9],从几何要素1到1'㊁1'到2'㊁2'到2的位姿变动矩阵如下:M i=1-δiβi u iδi1-αi v i-βiαi1w iéëêêêêêùûúúúúú0001(1)i=11',1'2',2'2矩阵中,各元素分别表示下标对应的几何要素间位姿变动的S D T参数㊂则结合面误差可表示为M12=M11'M1'2'M2'2㊃6923㊃中国机械工程第26卷第24期2015年12月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.2 并联结合面装配定位优先级的判别2.1 结合面的装配定位约束作用装配中,零件通过结合面为其他零件提供定位,施加约束㊂根据G P S恒定度[10‐11]概念可知,不同形状的结合面对零件在各方向上的约束作用不同,而不同的连接方式和配合类型也会影响结合面对零件的定位㊂按照强弱等级将这种约束作用分为强约束㊁弱约束㊁无约束㊂零件在某方向的位姿变动会引起实体干涉的约束方向称为强约束;允许零件在某方向上小范围内位姿变动的约束方向称为弱约束;零件在某方向上的位姿变动不受结合面限制的约束方向称为无约束㊂设平面的法向及圆柱的轴向均为z轴方向,则常见结合面的定位约束方向如表1所示㊂表1 常见结合面的定位约束方向结合面类型强约束弱约束无约束平面固定连接α,β,wδ,u,v平面非固定连接α,β,wδ,u,v 圆柱面过盈配合α,β,u,vδ,w圆柱面间隙配合α,β,u,vδ,w 并联结合面的形式和它们对零件装配的定位约束都比较复杂,本文主要讨论最常见的两结合面并联情况㊂2.2 结合面的装配定位优先级及其判断依据结合面的装配定位优先级是指结合面在装配过程中根据功能要求,通过工艺手段使定位精度得到保证的先后顺序㊂对于结合面来说,高装配定位优先级意味着在并联结合面中具有较高的装配精度㊂装配定位优先级与零件的结构㊁功能及精度要求等有关㊂影响装配定位优先级的有实体干涉因素和功能设计要求,若装配定位优先级不满足实体干涉判据将直接导致装配失败;不符合功能设计原则有可能导致装配好的产品达不到精度要求㊂因此,装配定位优先级应符合实体干涉判据和功能设计原则㊂设结合面F1㊁F2并联,实体干涉判据的基本思路是:假设F1优先完成装配,即结合面F1的两几何表面在其强约束方向上重合,在弱约束方向上两几何表面在允许的范围内变动,判断结合面F2处是否始终存在实体干涉㊂若干涉,则F1的装配定位优先级不能高于F2,否则将导致装配失败㊂L(F1)㊁L(F2)分别表示结合面F1㊁F2的装配定位优先级,则实体干涉判断的结果可能存在几种情况:①L(F1)>L(F2)成立,L(F2)>L(F1)不成立,则有L(F1)>L(F2);②L(F1)> L(F2)与L(F2)>L(F1)均成立,则两种情况均可行,可参考功能设计原则作进一步判断;③L(F1)>L(F2)与L(F2)>L(F1)均不成立,则将导致装配失败,应进一步检验工件是否合格以及精度设计的合理性㊂具体可采用特殊点法[12]进行实体干涉的检测,即根据结合面的形状选择一定数量的特殊位置点,通过判断结合面处两零件实际表面的特殊点在某实体方向上的位置关系判断两零件间是否存在实体干涉㊂例如,矩形平面结合面可选择四个角点,判断组成结合面的两平面的四组角点在结合面法向的对应位置关系;圆柱结合面可选择结合部分在轴向极限位置处的圆周与平行于轴线且过轴线的两坐标平面的8个交点,判断孔和轴的圆柱面对应的8组特殊点在圆柱径向的相对位置关系㊂零件间的连接方式㊁配合类型的确定均须以实现产品的功能为目标㊂在设计阶段使那些对产品精度㊁定位等性能具有重要影响的结合面具有更高的装配定位优先级是有意义的㊂因此,应遵循有高精度定位作用或重要功能要求的结合面具有更高装配定位优先级的原则㊂根据结合面的类型和作用给出基于功能设计原则的常见装配定位优先级确定方法:①圆柱过盈配合结合面的装配定位优先级高于圆柱间隙配合结合面;②平面固定连接结合面的装配定位优先级高于平面非固定连接结合面;③受力作用的结合面的装配定位优先级高于不受力作用的结合面;④同类结合面,且面积相差较大时,面积大的结合面的装配定位优先级高于面积小的结合面㊂上述方法适用于一般情况,对于某些特殊的并联结合面应根据具体的功能要求进行详细分析㊂2.3 并联结合面的实际约束表达结合面的实际约束与并联结合面的方位㊁装配连接类型㊁配合性质以及结合面的装配定位优先级相关㊂结合面的实际约束直接影响结合面误差的组成与计算,是进行并联结合面装配误差分析计算的前提㊂假设结合面F1㊁F2对应的强约束分别为C1S㊁C2S,弱约束分别为C1W㊁C2W,且L(F1)>L(F2),零件可成功装配㊂F1㊁F2对零件的实际约束C1R㊁C2R分别为C1R={C1R,S,C1R,W}={C1S,C1W-C2S}C2R={C2R,S,C2R,W}={C2S-C1S,C2W-C1S}}(2)其中,C1R,S㊁C1R,W分别为F1对应的实际强约束和㊃7923㊃基于装配定位优先级的并联结合面误差建模吕程刘子建Copyright©博看网. All Rights Reserved.弱约束;C 2R ,S ㊁C 2R ,W 分别为F 2对应的实际强约束和弱约束㊂由表1可查得不同类型结合面的定位约束作用,结合式(2)可知,当结合面并联时,装配定位优先级高的结合面(以下简称高级结合面)对零件的强约束不变,其弱约束若与其并联结合面的强约束同向,则该部分弱约束失效;装配定位优先级低的结合面(以下简称低级结合面)的强约束与弱约束如果与其并联结合面的强约束同向,则该部分约束失效㊂3 并联结合面的误差建模并联结合面因受到装配定位优先级的影响,可能使低级结合面在两几何表面本应重合的装配方向上产生相对位姿变动,使装配结合面的误差增大,即第1节中的M 1'2'部分的误差增大㊂该部分误差在装配过程中产生,对整个装配体误差的累积与传递具有重要影响㊂3.1 常见的并联结合面形式设计中常需要用并联装配关系来满足某些功能㊂本文以最常见的两结合面并联为例,将常见的同体并联结合面以及可视为同体并联结合面的异体并联结合面简化表达为图4所示的几种形式㊂(a)两平面结合面 (b)平面/圆柱结合面(c)两圆柱结合面图4 常见两结合面并联形式3.2 并联结合面的误差建模流程在并联结合面中,因装配定位优先级的影响,使得低级结合面在某些方向上的位姿无法根据装配的要求进行调整,而产生较大的装配误差,为了控制这些误差,必须建立并联结合面的误差分析模型进行求解,过程如图5所示㊂在实际装配中,若高级结合面在弱约束方向的位姿受到低级结合面强约束的影响,无法保证高级结合面装配过程误差为0的情况下成功完成装配,则需通过调整高级结合面的弱约束方向误差,使装配成功㊂高级结合面的相应误差调整量图5 并联结合面装配误差求解流程以可保证成功装配的最小量为准㊂4 实例分析以图6所示两零件的装配为例,要求保证结合面F 1的装配精度,求两装配结合面的装配误差㊂(a )零件a ㊁b装配(b)零件a (c)零件b 图6 并联结合面装配体图6中零件a 为基准件,零件b 为装配件㊂F 1为固定结合面,F 2为非固定结合面㊂由于零件表面的边长尺寸的微小变化对装配误差的影响很小,在此忽略零件各边的长度误差㊂设零件a 的实际表面f 'a 1与f 'a 2以及零件b 的实际表面f 'b 1与f'b 2的误差值如表2所示㊂根据G P S 标准的恒定度概念可知,当几何特征绕(沿)某坐标轴转(平)动时,若几何特征保持不变,则称其具有该方向上的恒定度,对应的S D T 分量为0㊂㊃8923㊃中国机械工程第26卷第24期2015年12月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表2 零件实际表面相对理想表面的误差值平面误差值α(10-3r a d)β(10-3r a d)δ(10-3r a d)u(mm)v(mm)w(mm)f'a100.5460.7500.02500f'a21.31400.83600.0310f'b100.4380.6330.01800f'b21.01300.57100.0270 图6所示并联结合面误差建模的步骤如下:(1)因两结合面垂直,F1的强约束与F2的无约束同向,因此F1可顺利装配㊂而F2的强约束与F1弱约束同向,可通过调整F1在弱约束方向上的位姿避免F2产生实体干涉㊂因此L(F1)> L(F2)与L(F2)>L(F1)均符合实体干涉判据㊂根据装配精度要求及基本的功能设计原则,可知F1的装配定位优先级高于F2,因此有L(F1)> L(F2)㊂(2)F1的弱约束为C F1W={α,v,w},F2的强约束为C F2S={α,δ,v}㊂两者交集为C c o m=C F1W∩C F2S={α,v}因此,需要判断F1在C c o m方向的变动是否会受到F2的影响㊂首先假设高级结合面F1的装配过程误差为0,计算F2处是否存在实体干涉㊂若干涉,则需根据具体干涉值调整F1在对应方向上的位姿,使F2可成功装配㊂(3)设F1处两零件的实际表面f'a1与f'b1重合㊂以零件a的实际表面f'a1为装配基准,计算结合面F2处零件b的实际表面f'b2四个角点的y向坐标,以及零件a的实际表面f'a2四个角点的y向坐标,比较上述特殊点的坐标值,进而判断F2处是否产生干涉㊂F2处实际表面的具体位姿求解过程如图7所示㊂图7中f'b2㊁f'a2的实际位姿矩阵具体求解步骤如下:(1)f'b2相对基准面f'a1的位姿变换过程与对应的变换矩阵如图7a所示㊂M b1㊁M b2的参数值对应表2中f'b1与f'b2的行数值㊂D12为所有误差为0的情况下,F2相对F1的位姿变换矩阵㊂由图6可知:D12=10017.5 010-20 0010éëêêêêêùûúúúúú0001根据步骤(2)中的假设,组成F1的两零件实际表面间的装配过程误差矩阵M E1=I㊂则f'b2相对f'a1的位姿变换矩阵为(a)面f'b2误差变换矩阵(b)面f'a2误差变换矩阵图7 实际表面的误差变动求解过程S=M-1b1D12M b2=1-δsβs u sδs1-αs v s-βsαs1w séëêêêêêùûúúúúú0001=10.062×10-3-0.438×10-317.469 -0.062×10-3`1-1.013×10-3-19.984 0.438×10-31.013×10-310.008éëêêêêêùûúúúúú0001因此,可求得f'b2四个特殊点的y向坐标分别为P b2(1)=-αs l-δs l2+v s=-20.011P b2(2)=-αs l+δs l2+v s=-20.013P b2(3)=αs l-δs l2+v s=-19.955P b2(4)=αs l+δs l2+v s=-19.957 (2)f'a2相对f'a1的位姿变换过程与对应的变换矩阵如图7b所示㊂M a1㊁M a2的参数值对应表2中f'a1与f'a2的行数值㊂则f'a2相对f'a1的位姿变换矩阵为S'=M-1a1D12M a2=1-δs'βs'u s'δs'1-αs'v s'-βs'αs'1w s'éëêêêêêùûúúúúú0001=1-0.086×10-3-0.546×10-317.46 0.086×10-31-1.314×10-3-19.982 0.546×10-31.314×10-310.010éëêêêêêùûúúúúú0001因此,可得f'a2四个特殊点的y向坐标分别为P a2(1)=-αs'l-δs'l2+v s'=-20.020P a2(2)=-αs'l+δs'l2+v s'=-20.017P a2(3)=αs'l-δs'l2+v s'=-19.947P a2(4)=αs'l+δs'l2+v s'=-19.944㊃9923㊃基于装配定位优先级的并联结合面误差建模吕程刘子建Copyright©博看网. All Rights Reserved.(3)求f 'b 2㊁f 'a 2是否干涉㊂f'b 2与f 'a 2的四组特殊点y 向坐标关系如下:P b 2(1)-P a 2(1)=0.009P b 2(3)-P a 2(3)=-0.008P b 2(2)-P a 2(2)=0.004P b 2(4)-P a 2(4)=-0.üþýïïïï013(3)由实体干涉判据可知,两零件在(P b 2(3),P a 2(3))与(P b 2(4),P a 2(4))两组特殊点处存在实体干涉,需调整F 1在y 向的位姿,以保证装配成功㊂根据式(3),令F 1处由装配过程引入的y 向平动误差分量v E 1=0.013,即有M E 1=10000100.0130010éëêêêêêùûúúúúú0001(4)按照装配定位优先级,依次建立各结合面误差模型:①因L (F 1)>L (F 2),由结合面误差的定义可计算F 1的误差变换矩阵为M F 1=M a 1M E 1M -1b 1=1-0.117×10-30.108×10-30.0070.117×10-3100.013-0.108×10-3010éëêêêêêùûúúúúú0001②受到高级结合面F 1的影响,M F 2无法按照步骤①的方法求解㊂可根据F 1求F 2两平面f 'a 2㊁f'b 2间的位姿变换矩阵为M E 2=(S ')-1(M E 1S )=10.148×10-30.108×10-30.009-0.148×10-310.301×10-30.011-0.108×10-3-0.301×10-310.002éëêêêêêùûúúúúú0001F 2的误差变换矩阵为M F 2=M a 2M E 2M-1b 2=1-0.117×10-30.108×10-30.0090.117×10-3100.015-0.108×10-3010.002éëêêêêêùûúúúúú0001F 1与F 2的实际误差如表3所示㊂表3 结合面F 1与F 2的实际误差值结合面误差值α(10-3r a d )β(10-3r a d )δ(10-3r a d)u (mm )v (mm )w(mm )F 100.1080.1170.0070.0130F 200.1080.1170.0090.0150.0025 结论本文根据常见装配结合面的几何形状与配合类型,详细分析了不同结合面的误差组成㊂针对并联结合面对零件定位约束的相互影响,提出了装配定位优先级的概念,并给出了装配定位优先级的具体判别方法,为处理并联结合面的定位约束与装配误差问题提供了分析㊁计算方法㊂给出了几种常见的并联结合面的简化形式,并以其中一种为例,结合齐次坐标变换法,详细阐述了并联结合面的误差建模流程与求解方法㊂本研究为复杂装配体误差分析㊁精度设计㊁装配成功率控制等提供了借鉴方法㊂参考文献:[1] 杨将新,徐旭松,曹衍龙,等.基于装配定位约束的功能公差规范设计[J ].机械工程学报,2010,46(2):1‐8.Y a n g J i a n g x i n ,X u X u s o n g ,C a o Y a n l o n g ,e t a l .F u n c t i o n a lT o l e r a n c eS p e c i f i c a t i o nD e s i g nB a s e do n A s s e m b l y P o s i t i o n i n g [J ].C h i n e s eJ o u r n a lo f M e -c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,2010,46(2):1‐8.[2] 李春丽.复杂产品的三维功能公差分析方法研究[D ].北京:北京工业大学,2013.[3] A n s e l m e t t iB ,M e j b r iH ,M a w u s s iK.C o u p l i n g E x -p e r i m e n t a lD e s i g n ‐d i gi t a lS i m u l a t i o n o fJ u n c t i o n s f o r t h eD e v e l o p m e n to fC o m p l e x T o l e r a n c eC h a i n s [J ].C o m p u t e r s i n I n d u s t r y ,2003,50(3):277‐292.[4] A n s e l m e t t i B .G e n e r a t i o no fF u n c t i o n a lT o l e r a n c i n gB a s e do nP o s i t i o n i n g F e a t u r e s [J ].C o m p u t e r ‐a i d e dD e s i gn ,2006,38(8):902‐919.[5] 蒋科,刘检华,宁汝新,等.定位优先级约束下间隙配合的变动解析与装配成功率计算[J ].机械工程学报,2014,50(15):136‐146.J i a n g K e ,L i uJ i a n h u a ,N i n g R u x i n ,e ta l .V a r i a t i o n A n a l y s i sa n d A s s e m b l y S u c c e s sR a t eC o m pu t a t i o n f o rC l e a r a n c eF i tu n d e rC o n s t r a i n to fL o c a t i o nP r i -o r i t y [J ].C h i n e s eJ o u r n a lo f M e c h a n i c a lE n g i n e e r -i n g,2014,50(15):136‐146.[6] C a m e l i oJ ,H uSJ ,C e g l a r e kD.M o d e l i n g Va r i a t i o n P r o p a g a t i o n o f M u l t i ‐s t a t i o n A s s e mb l y S y s t e m s w i t hC o m p l i a n t P a r t s [J ].J o u r n a l o fM ec h a n i c a l D e -s i gn ,2003,125(4):673‐681.[7] B o u r d e tP ,M a t h i e uL ,L a r t i g u eC ,e ta l .T h eC o n -c e p to fS m a l l D i s p l a c e m e n t T o r s o ri n M e t r o l o g y [J ].S e r i e s o nAd v a n ce s i n M a t h e m a t i c sf o rA p pl i e d S c i e n c e s ,1996,40:110‐122.[8] 黄强,李青锋.机床通用误差模型的建立及应用[J ].中国机械工程,2013,24(12):1626‐1630.H u a n g Q i a n g ,L iQ i n g f e n g .B u l i d i n g a n dA p p l i c a t i o no f G e n e r a lM o d e l f o rM a c h i n eT o o lE r r o r s [J ].C h i n aM e -c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2013,24(12):1626‐1630.[9] R o c h aCR ,T o n e t t oCP ,D i a sA.AC o m p a r i s o nb e -t w e e n t h eD e n a v i t ‐h a r t e n b e r g an d t h eS c r e w ‐b a s e d ㊃0033㊃中国机械工程第26卷第24期2015年12月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.M e t h o d sU s e d i nK i n e m a t i cM o d e l i n g o fR o b o tM a -n i p u l a t o r s [J ].R o b o t i c sa n d C o m p u t e r ‐i n t e g r a t e d M a n u f a c t u r i n g,2011,27(4):723‐728.[10] C h i a b e r tP ,O r l a n d o M.A b o u t aC A T M o d e lC o n -s i s t e n tw i t h I S O /T C213L a s t I s s u e s [J ].J o u r n a l o f M a t e r i a l sP r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,2004,157/158:61‐66.[11] M e jb r i H ,A n s e l m e t t iB ,M a w u s s iK.F u nc t i o n a l T o l e r a n c i n g o f C o m pl e xM e c h a n i s m s :I d e n t i f i c a t i o n a n dS p e c i f i c a t i o no fK e y P a r t s [J ].C o m pu t e r s &I n d u s t r i a l E n g i n e e r i n g ,2005,49(2):241‐265.[12] 张斌.精密工程中免形状测量的关键技术研究[D ].北京:北京工业大学,2012.(编辑王旻玥)作者简介:吕程,女,1988年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室博士研究生㊂研究方向为机械产品公差设计理论及装配精度分析与控制㊂刘子建(通信作者),男,1953年生㊂湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室教授㊁博士㊂面向光伏板清洗的单轨行走式机器人清洗器位姿研究沈铖玮杭鲁滨卞怀强王君陆九如王玉昭秦伟皇甫亚波上海工程技术大学,上海,201620摘要:基于单轨车辆转向架技术,构建一种单轨行走式光伏电池板清洗机器人㊂根据机器人系统的力学㊁几何特性及其行走架的行走机理,提出5条基本假设,构造基于弹簧阻尼模型的清洗机器人电池板系统力学模型㊂建立行走过程中清洗机器人的运动学方程,研究在清洗器任意运动下行走架的动态响应,确定清洗器在工作区间内对应的位姿㊂利用分段函数建立清洗器对应工况下的运动函数,基于MA T L A B /S i m u l i n k 建立仿真模型,得到行走架和清洗器对应的位姿变化曲线㊂结果表明清洗器的运动对行走架的位置参数存在一定影响,清洗器的位姿与自身的工作位置有关㊂样机试验进一步验证了设计构型与分析模型的合理性㊂关键词:光伏电池板清洗;单轨行走式;机器人电池板系统模型;清洗器位姿中图分类号:T H 113 D O I :10.3969/j.i s s n .1004‐132X.2015.24.006R e s e a r c ho nP o s i t i o na n dG e s t u r e o fC l e a n e r o fM o n o r a i l T r a c k e dR o b o t f o rC l e a no f S o l a rP a n e lS h e nC h e n g w e i H a n g L u b i n B i a nH u a i q i a n g W a n g Ju n L u J i u r u W a n g Y u z h a o Q i n W e i H u a n gf uY a b o S h a ngh a iU ni v e r s i t y o fE n g i n e e r i n g S c i e n c e ,S h a n gh a i ,201620A b s t r a c t :B a s e do nb o g i e t e c h n o l o g y o fm o n o r a i l v e h i c l e ,am o n o r a i l t r a c k e d r o b o t f o r c l e a no f s o -l a r p a n e lw a s p r e s e n t e d .A c c o r d i n g t om e c h a n i c a l a n d g e o m e t r i c a l p r o p e r t i e s o f t h e c l e a n i n g ro b o t a n d m o t i o nm e c h a n i s mo f t h e b o g i e ,f i v e h y p o t h e s e sw e r e p r o p o s e d a n d t h e r o b o t ‐p a n e l s ys t e m m o d e l w a s b u i l t b a s e do n t h e s p r i n g ‐d a m p e r u n i t .T h em o t i o ne q u a t i o n so f c l e a n i n g r o b o t d u r i n g t r a v e lw e r e e s -t a b l i s h e d a n d t h e d y n a m i c r e s p o n s e s o f b o g i eu n d e r t h e i n pu t o f c l e a n e r ’sm o t i o nw e r e s o l v e d .T h e n t h e c o r r e s p o n d i n gp o s i t i o na n d g e s t u r eo f c l e a n e rw i t h i n m o t i o nr a n g ew e r ed e t e r m i n e d .B y d e f i n i n gw o r k i n g f u n c t i o n o f c l e a n e r b a s e d o n t h e p i e c e w i s e ,t h e s i m u l a t i o nm o d e l w a s b u i l t a n d c u r v e s o f p o s i -t i o na n d g e s t u r ew e r e p l o t t e d i nMA T L A B /S i m u l i n k .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e p o s i t i o n o f b o g i e i s a f -f e c t e db y t h em o t i o no f c l e a n e r .T h e p o s i t i o na n dg e s t u r eo f c l e a n e ra r er e l a t e dt o i t sw o r k i n gp o s i -t i o n s .F u r th e r p r o t o t y p e t e s t v e ri f i e s t h e r a t i o n a l i t y o f s t r u c t u r a l d e s i g na n d a n a l ys i sm o d e l .K e y wo r d s :c l e a no f s o l a r p a n e l ;m o n o r a i l t r a c k e d ;r o b o t ‐p a n e l s y s t e m m o d e l ;p o s i t i o na n d g e s t u r e o f c l e a n e r0 引言随着石油资源的逐渐枯竭,环境问题日渐突收稿日期:20150531基金项目:国家自然科学基金资助项目(N F S 51475050);上海市科学技术委员会重点支撑项目(12510501100);上海工程技术大学研究生科研创新项目(E 1‐0903‐15‐01012);上海工程技术大学本科生科研创新项目(c s 1401007)出,可再生能源越发受到人们的重视㊂而太阳能作为一种清洁能源,其产业近年来发展迅速,已成为我国新能源产业的重点之一[1]㊂光伏电池板是太阳能发电系统中的核心部分,依靠太阳光产生电能,作为光电转换过程中最为重要的一个环节,其光电转换效率直接影响整个系统的性能㊂目前对于光伏电池板光电转换效率的研究主要集中在㊃1033㊃面向光伏板清洗的单轨行走式机器人清洗器位姿研究沈铖玮杭鲁滨卞怀强等Copyright ©博看网. 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面向公差原则的装配体公差优化分配

面向公差原则的装配体公差优化分配在制造业中，装配体的精准度至关重要。

如同一位精确无误的钟表匠，工程师们必须确保每一个零件都在公差的严格框架内舞蹈，以保证整个机械的和谐运作。

然而，公差分配的艺术并非易事，它需要一种既科学又富有创造力的方法来达到最优解。

想象一下，一个装配体就像是一张错综复杂的蛛网，每个节点都是一个零件，每条线则是它们之间的公差关系。

如果我们随意拉扯这个网络的任何一端，都可能导致整个结构的不稳定。

因此，公差的优化分配就像是在进行一场精密的平衡游戏，每一步都必须计算得当，以确保整个系统的稳固与协调。

在这个过程中，我们面临的挑战是多方面的。

首先是成本的考量，因为更严格的公差通常意味着更高的生产成本。

这就像要求一位画家用更细的画笔作画，虽然细节会更加丰富，但所需的时间和精力也会成倍增加。

其次，我们还要考虑生产效率，过于严苛的公差要求可能会导致生产线上的瓶颈，就如同一条河流被突然收窄，水流的速度和流量都会受到影响。

那么，如何在这个充满挑战的领域中找到我们的北极星呢？答案就在于面向公差原则的优化分配。

这一原则鼓励我们在设计初期就考虑公差的合理设置，而不是事后修补。

这就像是在建筑一座大厦之前，先打好坚实的地基，而不是等到大楼摇晃时才匆忙加固。

具体来说，我们可以采用统计公差分析方法，通过模拟和预测来评估不同公差设置对整个装配体性能的影响。

这种方法就像是给了我们一副X光眼镜，让我们能够透视那些肉眼不可见的细节，从而做出更加明智的决策。

同时，利用现代计算机技术进行仿真和优化也是不可或缺的一环。

通过建立数字化的模型并进行虚拟测试，我们可以在不产生任何实际成本的情况下，探索各种可能的公差组合。

这就像是在虚拟世界中进行无数次的实验，直到找到那个最完美的配方。

当然，任何技术都不是银弹。

面向公差原则的优化分配也需要与其他质量管理措施相结合，比如持续改进和员工培训等。

这些措施就像是给一座花园浇水施肥，虽然看似微不足道，但却是花朵盛开不可或缺的养分。

复杂零部件装配误差分析与优化研究

复杂零部件装配误差分析与优化研究近年来，随着工业技术的不断发展和市场对产品质量的日益追求，复杂零部件装配误差分析与优化成为了一个备受关注的研究课题。

随着机械设备和汽车等高精度零部件的装配，如何控制误差，提高装配质量，成为了工程师们亟待解决的问题。

一、误差分析复杂零部件的装配误差主要包括零部件尺寸、形状和位置的偏差。

这些误差是由于零部件制造、加工和装配过程中产生的，对最终产品的性能和可靠性产生了重要影响。

尺寸误差是指零部件尺寸与设计要求之间的差异。

尺寸误差是由于加工过程中的切削间隙、刀具磨损和机床刚性等因素引起的。

形状误差则是指零部件形状与设计要求之间的差异。

它包括零件的曲率、圆度、直线度等因素。

位置误差是指零部件之间或者零部件与固定件之间的位置偏差。

位置误差主要由装配过程中的定位误差和装配顺序引起。

二、误差分析方法针对复杂零部件的装配误差，工程师们提出了多种分析方法。

其中，最常用的方法是数值模拟分析和实验测量法。

数值模拟分析法通过建立包括零件、装配工装和装配过程等元素的三维模型，利用计算机软件进行模拟和分析。

该方法可以预测装配误差的来源和影响，并帮助工程师们优化装配过程。

但是，数值模拟分析法需要高精度的三维模型和大量的计算，且需要测量数据的支持，具有一定的局限性。

实验测量法是通过对装配过程中的零部件进行实际测量，获取装配误差数据，并提供给工程师们进行分析。

这种方法可以直接反映实际装配误差的情况，但是需要较为复杂的测量设备和技术，且耗时耗力。

三、误差优化方法为了改善复杂零部件的装配误差，工程师们提出了一系列的优化方法。

首先是设计优化。

工程师们通过改变零部件的设计，提高其制造和装配精度，从而减少装配误差。

例如，在产品设计阶段就设置合理的公差，以容忍装配过程中产生的误差。

其次是工艺优化。

工程师们通过改进工艺流程和装配工艺，减少误差传递和累积。

例如，采用自适应装配工装和装配顺序优化方法，可以有效减少装配误差。

装配过程中的错配问题分析与策略研究

装配过程中的错配问题分析与策略研究概述：在制造和装配过程中，错配问题是一个常见的挑战。

错配指的是在装配过程中，零件之间的尺寸、形状、材质等方面的差异导致的无法顺利配合的情况。

这个问题可能会导致装配延误、产品质量下降以及成本增加。

因此，分析错配问题并制定有效的策略至关重要。

本文将从分析错配问题的原因出发，探讨常见的错误配合类型，并提供一些解决错配问题的策略。

一、错配问题的原因分析1. 设计误差：设计过程中的误差可能导致零件的尺寸、形状或配合要求不符合实际情况。

例如，设计图纸中的标记错误、公差设定不合理等都可能导致错配。

2. 制造误差：制造过程中的误差，包括材料的选择、加工方式、设备精度等方面的问题，都可能导致零件尺寸偏差，进而导致错配问题的产生。

3. 装配误差：在装配过程中，由于工人操作不当、设备问题或者环境因素等原因，零件的位置、相互关系等方面出现偏差，从而导致错配。

二、常见的错误配合类型及其原因1. 燧发火机无法正常点燃：这种错误配合通常由于燃气储存模块和火花产生部件之间的尺寸偏差导致。

这可能是因为制造过程中的被动元件尺寸偏差过大，或者设计图纸中对配合要求描述不清晰。

2. 机械装置运转不畅：这种错配可能由于部件之间的摩擦力过大或者摩擦系数不匹配导致。

制造材料的选择和加工精度是造成这种问题的常见原因。

3. 汽车发动机失效：这种错误配合可能由于供油系统中的某个零件尺寸偏差过大，导致油箱无法正常供应燃料或燃油管路堵塞。

这一问题通常由制造过程中材料选择和加工误差引起。

4. 电路连接问题：在电器或电子产品装配过程中，由于零件之间连接失效或连接不稳定，导致电路无法正常工作。

这可能是由于零件的尺寸、形状或连接方式不匹配所致。

三、解决错配问题的策略1. 加强设计验证：在产品设计阶段，应充分验证设计的准确性和可行性，并确保设计图纸中的配合要求明确清晰。

使用CAD和其他设计工具进行建模和分析，以避免设计误差引起的错配问题。

多工序的薄板产品装配偏差传递建模与应用综述

多工序的薄板产品装配偏差传递建模与应用综述一、引言在制造业中，薄板产品的装配偏差传递问题一直备受关注。

由于薄板产品通常具有较高的表面质量要求和结构复杂性，因此在装配过程中往往会出现装配偏差的传递，导致产品质量不稳定甚至无法满足设计要求。

为了解决这一问题，研究人员提出了多种建模方法和应用技术，以预测和控制装配偏差传递，从而保证薄板产品的装配质量。

本文将对多工序的薄板产品装配偏差传递建模与应用进行综述，以期为相关研究提供参考和启发。

二、多工序的薄板产品装配偏差传递建模1. 几何误差传递建模几何误差是装配偏差传递的主要原因之一。

研究人员通过建立几何误差传递模型，可以有效地预测装配偏差的传递路径和幅度。

在多工序的薄板产品装配中，几何误差传递建模需要考虑不同工序之间的相互影响，例如材料加工、成型、焊接等。

针对这一问题，研究人员提出了基于特征的几何误差传递建模方法，通过对不同特征之间的关联性进行分析，实现了多工序的几何误差传递建模。

2. 硬件仿真建模除了几何误差传递建模外，硬件仿真建模也是一种常用的方法。

通过建立薄板产品装配的硬件仿真模型，可以对装配过程中的偏差传递进行实时监测和预测。

硬件仿真建模还能够帮助优化装配工艺和工装设计，从而降低装配偏差的传递风险。

在多工序的薄板产品装配中，硬件仿真建模可以同时考虑多个工序的影响，实现全面的装配偏差传递分析。

三、多工序的薄板产品装配偏差传递应用1. 智能装配系统随着人工智能和互联网技术的发展，智能装配系统在多工序的薄板产品装配中得到了广泛应用。

智能装配系统通过采集和分析装配数据，可以实现实时的装配偏差监测和控制。

智能装配系统还能够与其他生产信息系统集成，实现全面的装配质量管理。

在多工序的薄板产品装配中，智能装配系统可以通过建立装配偏差传递模型，实现装配质量的预测和优化。

2. 装配工艺优化装配工艺优化是另一种重要的装配偏差传递应用。

通过分析不同工序之间的装配偏差传递路径和影响因素，可以优化薄板产品的装配工艺，降低装配偏差的传递风险。

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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装配误差传递建模及其精度可靠性评估

配合面误差受配合面形位误差和连接方式等
意一个零件,其误差矢量是由零件上某点 d 沿各
因素影响.本文将配合面误差分成位置误差和方
坐标轴的微小移动量以及零件绕各坐标轴的微小
向误差两部分.其中,位置误差由配合面的连接
转动量组成,可以表示为
方式决定,方向误差由配合面的类型决定,并反映
关键词:零件内误差;配合面误差;位姿变换矩阵;装配误差;装配精度可靠性
中图分类号:
TP３１１．
５２
DOI:
１０．
３９６９/
．
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１００４

１３２X．
２０１７．
１９．
０１４
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因此,需对误差源进行分类,并分析不同类型误差
１装配误差分析
与装配精度的关系.本文将误差类型分成零件内
在装配过程中,刚性零部件的误差通过配合
面累积和传递.本节给出装配过程零件误差的统
误差和配合面误差 [１].零件内误差主要由零件本
身决定,本文考虑由加工、制造产生的零件尺寸误
一表达和以配合面为要素的装配过程的相关
[
１０]
出一种基于点的误差传递模型,研究定位误差、机

高质量CAD文件的装配误差分析

高质量CAD文件的装配误差分析一、引言在产品设计和制造领域中，CAD（计算机辅助设计）文件扮演着重要角色。

高质量的CAD文件能够提供准确的设计信息，但在实际装配过程中，可能存在误差。

本文旨在探讨高质量CAD文件的装配误差，并分析其影响因素及解决方法。

二、误差来源装配误差的产生可以归结为以下几个主要来源：1. 设计误差：设计阶段存在的尺寸、形状和位置等不准确或不一致的设定可能导致装配误差。

2. 制造偏差：制造过程中的材料、工艺和设备等因素引起的尺寸和形状偏差也会对装配误差产生影响。

3. 装配工艺误差：装配过程中的力、温度、压力等外部环境因素以及工人的操作方法也可能引起装配误差。

三、装配误差的影响装配误差可能对产品性能、外观和质量等方面产生重要影响，具体表现在以下几个方面：1. 功能性影响：装配误差可能导致零部件之间的间隙变大或变小，进而影响产品的功能性能。

2. 强度及稳定性影响：装配误差可能会导致零部件的受力分布不均匀，从而降低产品的强度和稳定性。

3. 外观影响：装配误差可能导致产品的表面质量不达标，影响产品的外观美观度。

4. 安装困难：装配误差过大可能导致零部件的安装困难，增加了生产和维修成本。

四、装配误差分析方法为了解决高质量CAD文件的装配误差问题，一些常用的分析方法被广泛采用：1. RSS误差法：该方法通过将设计和制造等误差源进行根号和运算，得到总误差的估计。

2. TCA误差法：该方法将总误差分为三个不同来源的误差，分别是构造误差、操纵误差和环境误差。

3. FMEA方法：该方法通过对装配过程中所有潜在的失效模式进行分析，以及根据重要性评估制定相应的改进措施。

五、降低装配误差的策略为了降低装配误差的影响，以下几个策略可以被采用：1. 设计优化：在CAD文件设计阶段，应尽可能减小装配误差的产生。

合理设置尺寸和位置公差，优化设计方案，降低装配难度。

2. 制造控制：制造过程中应加强质量控制，提高工艺的稳定性和可靠性。