飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究博士学位论文

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1、西北工业大学博士学位论文飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究姓名：张开富申请学位级别：博士专业：航空宇航制造工程指导教师：杨海成;李原20060301瓜北1．业人’≯博}学f妒论文摘要在飞机研制中，合理的装配容差设计是提高装配准确度、减少研制成本、提高装配工艺性和一次装配成功率的有效途径。本文研究了面向飞机部件装配的误差累积分析与容差优化的理论和方法。以图论为基础，提出基于图的装配容差建模方法，研究装配尺寸链生成算法、矢量表示和装配误差累积分析方法，研究装配容差与装配性能自适应匹配分析方法，研究装配

2、容差的多目标综合优化算法．完成装配容差设计功能模块的设计与开发，全文以某型飞机的一个组件为对象验证理论研究和系统的正确性和可行性，实现对飞机部件装配容差设计的支持。论文的主要研究内容如下：分析了容差设计与设计、工艺、制造、装配等飞机研制过程之I'BJ的联系，阐述本文的研究背景和研究意义，综述容差分析与优化的国内外研究现状，提出了飞机部件装配容差设计亟待研究的关键问题。提出了基于图的装配容差建模方法。建立了基于有向图的集成尺寸容差、形位容笔和配合容差的装配容差全局模型。具体建模过程为：以由有序直元组的扩展有

3、向图对容差元进行表示：采用图的和运算规则建立零件容差模型；采用有序五元组的扩展有向图对装配体配合容差进行表示；最后建立装配容差全局模型，并采用邻接矩阵对本模型进行表示。研究了装配尺寸链的生成算法、向量表示和装配误差累积分析方法。给出了基于图的装配容差全局模型向摹于树的装配容差全局模型转换方法，给出了基于r度优先搜索策略的装配尺寸链尘成算法，并对装配尺寸链进行了向量表示；提出了基于蒙特卡罗法的装配误差累积分析方法；对装配尺寸链修配环进行了分析与计算，获得了修配环最大修配量的计算方法。提出了装配容差与装配性能

4、自适应匹配分析方法。以装配性能一容差的相互影响关系的统计数据为基础，采用作图法和最小二乘法拟合了装配性能一容差关系曲线，结合装配尺寸链，建立了装配容差与装配性能自适应匹配数学模型，实现了装配容差与装配性能自适应匹配分析。提出了装配容差的多目标综合优化方法。建立了面向装配性能、加工成本、装配工艺性各个单目标的装配容差优化模型：提出了面向多目标的装配容差综合阿，ftI业人彳’l尊十’学何论文摘要优化模型，针对模型中灵敏度系数提出了基于多准则群决策协调权方法的组成环灵敏度分析算法，给出了装配容差分配方案决策和标

5、准化处理的方法，最后以封闭环装配性能为目标实现了装配容差分配方案的检验。丌发了飞机部件装配容差设计原型系统。建立了飞机部件装配容差设计功能模块的体系结构、功能模块和工作流程，在关键技术研究的基础上，结合CATIA的二次丌发工具CAA，完成了飞机部件装配容差设计原型系统的设汁与

6、丌发。并以某型飞机的组件为例进行应用验证。结果表明．理论研究的『F确性和原型系统的可行性。关键词：图论、关键特征、装配容差模型、装配尺寸链、装配容差分析、装配性能、装配工艺性、装配容差优化曲北l业人学蹲十学侮论文AbstractIn

7、theprocessofdesignandmanufactureofaircraft，itisveryimportant恤atassemblytoleranceispracticallydesignedtomeetsomerequirementsfromaircraft’sperformance，manufacture，assembly,cost，quality,andsoon．Thegoodtolerencingcanimproveassemblyperformance，decreasemanufact

8、uringcost,andimprovemanufacturabieability．Thisdissertationresearchsthekeytechnologiesandmethodsonassemblyerrorstack—upanalysisandoptimumtolerancingforaircraftassemblybasedonGraghTheory．Thereinto，assemblytolerancemodelingapproachbasedonkeyfeatures(KF)andGr

9、aphispresented；thealgorithmgainingassemblydimensionchainisresearched；webuildtheself-adaIptingmatchingmodelbetweenassemblytoleranceandassemblyperformance；theintegratedandoptimumalgorithmofassemblytolerancingformulti-