液壓集成塊智能校驗(yàn)系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、液壓集成塊被廣泛應(yīng)用在液壓系統(tǒng)當(dāng)中，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、泄漏少、振動(dòng)小、利于實(shí)現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。液壓集成塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何獲得一個(gè)最優(yōu)的外部布局和內(nèi)部布孔的集成方案。然而，由于液壓集成塊的復(fù)雜性，目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要致力于布局布孔方案的全局性尋優(yōu)搜索上，而面向工程實(shí)踐需求的設(shè)計(jì)結(jié)果校驗(yàn)工作仍處在初步階段，并具有較大局限性，更未就其中的相關(guān)理論與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究。為滿足加工、制造以及應(yīng)用過(guò)程中對(duì)元件布局以

2、及管網(wǎng)流場(chǎng)動(dòng)態(tài)性能的實(shí)際需求，需要針對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果做全方位的校驗(yàn)，系統(tǒng)地檢驗(yàn)實(shí)用功能、性能和品質(zhì)。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，緊密聯(lián)系工程實(shí)際，以完成集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果的校驗(yàn)為目標(biāo)，深入研究集成塊校驗(yàn)理論與關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)出集成塊智能校驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠較準(zhǔn)確地完成對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的校驗(yàn)及評(píng)價(jià)，并實(shí)現(xiàn)了液壓集成塊從設(shè)計(jì)到應(yīng)用的一體化過(guò)程。 全面總結(jié)液壓集成塊設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中對(duì)集成式液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，指出，針對(duì)液壓集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果

3、的幾何結(jié)構(gòu)約束與性能約束校驗(yàn)，是集成式滾壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)及需要很好解決的研究課題。在此基礎(chǔ)上，分析優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中約束條件的多語(yǔ)義性，以及對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象的局限性，引入廣義校驗(yàn)的概念，并將其涵蓋于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全生命周期內(nèi)的全部約束校驗(yàn)。基于此概念，深入研究其中的相關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)，并探索開(kāi)發(fā)集成塊智能校驗(yàn)系統(tǒng)。 根據(jù)液壓集成塊智能校驗(yàn)系統(tǒng)的功能需求，運(yùn)用基于功能驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)規(guī)劃原理，全面進(jìn)行液壓集成塊校驗(yàn)系統(tǒng)的

4、總體規(guī)劃，并確定該集成系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和工作流程。明確提出該系統(tǒng)應(yīng)其備虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)功能、管網(wǎng)性能校驗(yàn)功能、虛擬裝配功能以及設(shè)計(jì)結(jié)果輸出及管理功能。采用科學(xué)、合理的手段對(duì)各組成部分進(jìn)行銜接與協(xié)調(diào)。在此基礎(chǔ)上，分別針對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行功能的詳細(xì)設(shè)計(jì)，分析其中涉及到的主要問(wèn)題及關(guān)鍵技術(shù)，為具體實(shí)現(xiàn)液壓集成塊校驗(yàn)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。 為準(zhǔn)確描述液壓集成塊內(nèi)部管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，首先明確管網(wǎng)性能校驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，繼而分析了功率鍵合圖方法和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)

5、方法的優(yōu)勢(shì)與各自特點(diǎn)，基于CFD方法能夠從流動(dòng)機(jī)理上對(duì)呈紊流狀態(tài)的局部典型流道的阻力特性進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)值描述這一特點(diǎn)，提出以功率鍵合圖方法為基礎(chǔ)，結(jié)合CFD方法進(jìn)行液壓集成塊管網(wǎng)的建模及仿真研究的實(shí)施策略。采用模塊化自動(dòng)建模技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)分析管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建立并求解管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，從而獲得管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能響應(yīng)曲線及相關(guān)指標(biāo)。研究實(shí)踐表明，該方法可較準(zhǔn)確地獲取管網(wǎng)流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，并對(duì)其相關(guān)進(jìn)行分析，通過(guò)探討管網(wǎng)中典型結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)特性的影響

6、，最終實(shí)現(xiàn)將集成塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與孔道網(wǎng)絡(luò)流場(chǎng)性能仿真融合為一體的完整設(shè)計(jì)過(guò)程。 深入了解液壓集成塊在工程實(shí)際中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則，提出應(yīng)用虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行集成塊幾何結(jié)構(gòu)校驗(yàn)這一技術(shù)路線。采用面向?qū)ο蟮奶卣髂Ｐ徒⒎椒樘摂M裝配仿真提供具有完備信息的模型支持。在采用拆卸法擬定裝配順序的基礎(chǔ)上，提出了一種面向虛擬裝配的交互式產(chǎn)品裝配順序規(guī)劃方法；并在對(duì)裝配路徑規(guī)劃方法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，采用空間規(guī)劃與A*搜索算法相結(jié)合的方式，形成了液壓

7、集成塊虛擬裝配路徑規(guī)劃策略。在虛擬環(huán)境中應(yīng)用基于空間約束關(guān)系的坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行裝配過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真，并在裝配過(guò)程中實(shí)施碰撞干涉檢驗(yàn)等工作。上述理論及方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果的幾何結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確校驗(yàn)，并能夠得到符合工程實(shí)際的裝配工藝規(guī)劃結(jié)果。 分析液壓集成塊設(shè)計(jì)和校驗(yàn)流程中的信息流向，設(shè)計(jì)合理的信息結(jié)構(gòu)，建立了設(shè)計(jì)的全生命周期內(nèi)信息流模型。根據(jù)液壓集成塊設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)信息的需求，以元件數(shù)據(jù)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)信息和三維工程圖、

8、二維工程圖兩類工程圖相結(jié)合的形式，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果信息予以完整的表達(dá)，并進(jìn)行科學(xué)的協(xié)調(diào)與管理。文中對(duì)幾種工程圖的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了相應(yīng)介紹。上述研究?jī)?nèi)容及成果能夠全方位地震示液壓集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果，同時(shí)也為液壓集成塊自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和智能校驗(yàn)提供了數(shù)據(jù)支撐。 在上述設(shè)計(jì)思路和方法的支持下，基于三維參數(shù)化造型軟件MDT平臺(tái)，以VisualC++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言作為編譯工具，以O(shè)biectARX為MDT的二次開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)出智能校驗(yàn)軟件原型系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)