基于蒙特卡洛方法和改進(jìn)PSO算法的裝配公差優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)輔助技術(shù)在生產(chǎn)與制造領(lǐng)域越來越受到重視，CAD/CAM均有了長足進(jìn)步并取得了多項重大進(jìn)展，而在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中占據(jù)重要地位的計算機(jī)輔助公差設(shè)計 (CAT)則起步較晚，發(fā)展相對滯后，但自上個世紀(jì)90年代以來，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者近20年的努力研究，也取得了一些理論進(jìn)展并應(yīng)用到工程實際中。
　　 在對國內(nèi)外CAT技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，本論文針對計算機(jī)輔助公差設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)的兩個關(guān)鍵問題，即公差分

2、析與公差分配問題，分別從模擬仿真和系統(tǒng)優(yōu)化兩方面進(jìn)行深入的研究和有益的嘗試，力圖提高公差設(shè)計方法的效率。
　　 首先，對公差分析與公差分配研究領(lǐng)域內(nèi)的理論與方法進(jìn)行了全面總結(jié)，歸納和提取了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，通過系統(tǒng)對比，分析了基于蒙特卡洛的公差分析方法與基于優(yōu)化技術(shù)的公差優(yōu)化分配方法在解決公差問題上的所具有的優(yōu)越性。
　　 其次，研究了蒙特卡洛在公差分析中的應(yīng)用模式及流程，利用Matlab編程工具對裝配尺寸鏈各組

3、成環(huán)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，并給出了計算封閉環(huán)公差的有效方法。然后通過三個不同類型的應(yīng)用場合（減速箱箱體裝配鏈、內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿活塞機(jī)構(gòu)裝配鏈及臥式機(jī)床兩頂尖等高裝配鏈），分別從線性公差設(shè)計函數(shù)、非線性公差設(shè)計函數(shù)及考慮形位公差的公差設(shè)計函數(shù)三方面對本文的蒙特卡洛法進(jìn)行了應(yīng)用驗證，并將結(jié)果與傳統(tǒng)的極值法、概率法進(jìn)行了對比，結(jié)果表明在同等裝配精度要求下，蒙特卡洛法可適當(dāng)降低各零件的加工精度，從而降低了成本。
　　 接著，研究了基于最小加工成本

4、法的公差優(yōu)化分配方法，相較于傳統(tǒng)的等精度法和等公差法，本方法將加工制造的經(jīng)濟(jì)性與精度結(jié)合起來進(jìn)行了權(quán)衡考慮。首先構(gòu)建了公差成本模型，然后從極值法和概率法兩方面構(gòu)建了兩種不同的帶約束條件的公差優(yōu)化分配模型；此外，對PSO算法進(jìn)行了改進(jìn)以能夠更有效地求解單目標(biāo)約束優(yōu)化問題，在某減速器齒輪軸系裝配鏈公差分配問題上進(jìn)行了應(yīng)用，將結(jié)果與未改進(jìn)前的PSO算法對比，證明了改進(jìn)后結(jié)果更優(yōu)，與此同時，通過將概率法約束條件下的求解結(jié)果與極值法結(jié)果的比較，表