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飞机装配容差优化设计方法研究

作　者: 李仲辉
导　师: 鲁世红
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 容差优化设计容差分析容差优化分配蒙特卡罗模拟改进的粒子群算法 CAAT
分类号: V262.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 219次
引　用: 4次
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内容摘要

在飞机研制中,合理的装配容差设计是提高装配准确度、减少研制成本和提高一次装配成功率的有效途径。本文在总结当前飞机零部件容差设计现状的基础上,研究了飞机装配容差优化设计方法。本文主要内容如下:(1)建立了容差分析流程,主要研究了基于蒙特卡罗模拟的装配容差分析,用蒙特卡罗法进行容差分析的结果与概率法接近,随着模拟次数的增加,计算的精度提高,然而不需要大量的统计数据;另外,当有的尺寸分布不服从正态分布时,用蒙特卡罗模拟也可以方便的解算。研究了当装配成功率太低时调整组成环的依据,最后结合实例说明装配容差分析流程。(2)建立了容差优化分配流程,研究了容差最优化分配的数学模型。针对容差优化分配模型非线性等复杂的特点,研究了基于实数编码遗传算法的容差优化分配。并针对实数编码遗传算法的早熟和收敛速度慢等缺点,研究了粒子群优化算法(PSO),并在标准粒子群算法的基础上,研究了一种改进的粒子群优化算法。探讨了改进的粒子群算法在容差优化分配中的应用,最后结合实例说明了在求解容差优化分配的问题上,改进的粒子群算法比标准粒子群算法和遗传算法求解效率更高,并且改进的粒子群算法在收敛性、稳定性和算法效率方面有明显提高。(3)在理论研究的基础上,利用Matlab GUI和Access初步开发飞机装配容差设计原型系统(CAAT)。具体内容包括容差自动查询模块,容差分析模块和容差优化分配模块。并通过实例对系统进行了验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图、表清单  9-11
注释表  11-12
第一章绪论  12-19
  1.1 课题研究背景及意义  12-13
  1.2 计算机辅助容差设计的研究现状  13-16
    1.2.1 装配尺寸链的生成研究现状  14
    1.2.2 装配容差分析研究现状  14-15
    1.2.3 装配容差优化分配研究现状  15-16
    1.2.4 计算机辅助容差设计软件开发研究现状  16
  1.3 飞机装配容差设计存在的主要问题  16-17
  1.4 研究目的及内容  17-19
    1.4.1 研究目的  17-18
    1.4.2 主要内容  18-19
第二章飞机装配容差设计技术  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 尺寸链基本理论  19-20
    2.2.1 尺寸链基本概念  19-20
    2.2.2 尺寸链分类  20
  2.3 容差设计基本内容  20-22
    2.3.1 容差分析  21
    2.3.2 容差分配  21-22
  2.4 飞机制造系统中的误差来源及特征  22-25
    2.4.1 飞机制造系统的误差来源  22-23
    2.4.2 飞机制造系统的误差分布特征  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章基于蒙特卡罗模拟的装配容差分析  26-38
  3.1 引言  26-27
  3.2 飞机装配容差分析的传统方法  27-28
    3.2.1 极值法  27
    3.2.2 概率统计法  27-28
  3.3 蒙特卡罗模拟法  28-33
    3.3.1 组成环尺寸的随机模拟  30-31
    3.3.2 封闭环尺寸样本的统计处理  31-32
    3.3.3 抽样次数N 的确定和装配成功率的计算  32-33
  3.4 组成环的贡献率  33-34
  3.5 实例分析  34-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章基于最优化算法的装配容差优化分配  38-56
  4.1 引言  38-39
  4.2 容差分配的传统方法  39-40
  4.3 容差优化分配的数学模型  40-42
    4.3.1 容差—成本函数  40-41
    4.3.2 质量损失函数  41-42
  4.4 基于实数编码遗传算法的容差优化分配  42-46
    4.4.1 实数编码遗传算法  42-44
    4.4.2 计算实例与结果分析  44-46
  4.5 粒子群算法与改进的粒子群算法  46-52
    4.5.1 粒子群优化算法  46-47
    4.5.2 改进的粒子群优化算法  47-49
      4.5.2.1 惯性权重系数的改进  48-49
      4.5.2.2 学习因子的改进  49
    4.5.3 仿真实验与分析  49-52
  4.6 基于改进的粒子群算法的容差优化分配  52-53
    4.6.1 编码表示方法  52-53
    4.6.2 初始粒子的位置、速度和适应度值  53
    4.6.3 改进的粒子群优化算法流程  53
  4.7 实例分析  53-55
  4.8 本章小结  55-56
第五章飞机装配容差优化设计系统研究  56-66
  5.1 引言  56
  5.2 开发工具与主界面  56-57
  5.3 各模块的关键技术及功能实现  57-63
    5.3.1 容差查询  57-60
      5.3.1.1 容差数据库编程的实现  57-58
      5.3.1.2 国家标准容差与形位容差查询  58-59
      5.3.1.3 飞机叉耳配合协调误差查询  59-60
    5.3.2 装配容差分析  60-62
    5.3.3 装配容差优化分配  62-63
  5.4 装配容差优化设计流程  63-64
  5.5 本章小结  64-66
第六章总结与展望  66-68
  6.1 全文总结  66
  6.2 课题展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在校期间的研究成果及发表的学术论文  73

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