【摘要】： 液壓集成塊被廣泛應用在液壓系統(tǒng)當中,具有結(jié)構緊湊、安裝維護方便、泄漏少、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化等優(yōu)點。液壓集成塊設計的關鍵在于如何獲得一個最優(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雜性,目前的優(yōu)化設計主要致力于布局布孔方案的全局性尋優(yōu)搜索上,而面向工程實踐需求的設計結(jié)果校驗工作仍處在初步階段,并具有較大局限性,更未就其中的相關理論與關鍵技術進行深入的研究。為滿足加工、制造以及應用過程中對元件布局以及管網(wǎng)流場動態(tài)性能的實際需求,需要針對設計結(jié)果做全方位的校驗,系統(tǒng)地檢驗實用功能、性能和品質(zhì)。本文結(jié)合國家自然科學基金項目,緊密聯(lián)系工程實際,以完成集成塊設計結(jié)果的校驗為目標,深入研究集成塊校驗理論與關鍵技術,開發(fā)出集成塊智能校驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠較準確地完成對設計結(jié)果的校驗及評價,并實現(xiàn)了液壓集成塊從設計到應用的一體化過程。 全面總結(jié)液壓集成塊設計的復雜性以及實際生產(chǎn)應用中對集成式液壓系統(tǒng)的各項要求,指出,針對液壓集成塊設計結(jié)果的幾何結(jié)構約束與性能約束校驗,是集成式液壓系統(tǒng)設計過程中的一個關鍵環(huán)節(jié)及需要很好解決的研究課題。在此基礎上,分析優(yōu)化設計過程中約束條件的多語義性,以及對產(chǎn)品設計知識進行數(shù)學抽象的局限性,引入廣義校驗的概念,并將其涵蓋于產(chǎn)品設計的全生命周期內(nèi)的全部約束校驗。基于此概念,深入研究其中的相關理論及關鍵技術,并探索開發(fā)集成塊智能校驗系統(tǒng)。 根據(jù)液壓集成塊智能校驗系統(tǒng)的功能需求,運用基于功能驅(qū)動的系統(tǒng)規(guī)劃原理,全面進行液壓集成塊校驗系統(tǒng)的總體規(guī)劃,并確定該集成系統(tǒng)的體系結(jié)構和工作流程。明確提出該系統(tǒng)應具備虛擬現(xiàn)實設計功能、管網(wǎng)性能校驗功能、虛擬裝配功能以及設計結(jié)果輸出及管理功能。采用科學、合理的手段對各組成部分進行銜接與協(xié)調(diào)。在此基礎上,分別針對各子系統(tǒng)進行功能的詳細設計,分析其中涉及到的主要問題及關鍵技術,為具體實現(xiàn)液壓集成塊校驗系統(tǒng)奠定基礎。 為準確描述液壓集成塊內(nèi)部管網(wǎng)的動態(tài)特性,首先明確管網(wǎng)性能校驗目標,繼而分析了功率鍵合圖方法和計算流體動力學(CFD)方法的優(yōu)勢與各自特點,基于CFD方法能夠從流動機理上對呈紊流狀態(tài)的局部典型流道的阻力特性進行準確數(shù)值描述這一特點,提出以功率鍵合圖方法為基礎,結(jié)合CFD方法進行液壓集成塊管網(wǎng)的建模及仿真研究的實施策略。采用模塊化自動建模技術,通過自動分析管網(wǎng)結(jié)構,建立并求解管網(wǎng)數(shù)學模型,從而獲得管網(wǎng)的動態(tài)性能響應曲線及相關指標。研究實踐表明,該方法可較準確地獲取管網(wǎng)流場的動態(tài)性能指標,并對其相關進行分析,通過探討管網(wǎng)中典型結(jié)構的改進對管網(wǎng)系統(tǒng)特性的影響,最終實現(xiàn)將集成塊結(jié)構設計與孔道網(wǎng)絡流場性能仿真融合為一體的完整設計過程。 深入了解液壓集成塊在工程實際中的設計經(jīng)驗和準則,提出應用虛擬裝配技術進行集成塊幾何結(jié)構校驗這一技術路線。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;并在對裝配路徑規(guī)劃方法進行深入分析的基礎上,采用空間規(guī)劃與A*搜索算法相結(jié)合的方式,形成了液壓集成塊虛擬裝配路徑規(guī)劃策略。在虛擬環(huán)境中應用基于空間約束關系的坐標驅(qū)動技術進行裝配過程動態(tài)仿真,并在裝配過程中實施碰撞干涉檢驗等工作。上述理論及方法的應用,實現(xiàn)了集成塊設計結(jié)果的幾何結(jié)構準確校驗,并能夠得到符合工程實際的裝配工藝規(guī)劃結(jié)果。 分析液壓集成塊設計和校驗流程中的信息流向,設計合理的信息結(jié)構,建立了設計的全生命周期內(nèi)信息流模型。根據(jù)液壓集成塊設計、生產(chǎn)過程中對設計信息的需求,以元件數(shù)據(jù)、項目數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)信息和三維工程圖、二維工程圖兩類工程圖相結(jié)合的形式,對設計結(jié)果信息予以完整的表達,并進行科學的協(xié)調(diào)與管理。文中對幾種工程圖的實現(xiàn)方法進行了相應介紹。上述研究內(nèi)容及成果能夠全方位地展示液壓集成塊設計結(jié)果,同時也為液壓集成塊自動優(yōu)化設計和智能校驗提供了數(shù)據(jù)支撐。 在上述設計思路和方法的支持下,基于三維參數(shù)化造型軟件MDT平臺,以VisualC++程序設計語言作為編譯工具,以ObjectARX為MDT的二次開發(fā)工具,開發(fā)出智能校驗軟件原型系統(tǒng),成功實現(xiàn)了液壓集成塊設計結(jié)果的自動廣義校驗。該軟件系統(tǒng)主要包括:虛擬裝配子系統(tǒng)、管網(wǎng)性能校驗子系統(tǒng)以及設計結(jié)果信息輸出子系統(tǒng)三部分。最后針對設計結(jié)果實例進行了校驗,全面展示了系統(tǒng)的總體工作流程與具體功能實現(xiàn),亦充分驗證了該系統(tǒng)的實用性及本文方法的可行性和有效性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP273.5;TH137
【圖文】：

少的重要技術手段。同時，伴隨著液壓系統(tǒng)設計與制造復雜性的不斷提高，直接帶動了了液壓產(chǎn)品開發(fā)設計方法和手段的重大變革。為減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復雜性，增加現(xiàn)場添加機能和更改回路的柔性，目前普遍采用液壓閥集成配置(見圖1.1)。集成式液壓系統(tǒng)具有結(jié)構緊湊、安裝維護方便、泄漏少、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化等優(yōu)點，因此應用日益廣泛I’一3]。圖1.1液壓集成塊 Fig.1.1Hydraulicmanifoldblocks(HMB)圖1.Fig.1集成塊孔道網(wǎng)絡 NetworkSofHMB液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)中主要而關鍵的零件，是集成式液壓系統(tǒng)的中樞。其在集成式液壓系統(tǒng)中的功能，是將集成式液壓系統(tǒng)中的控制閥用內(nèi)部孔道組合起來，并通過管接頭、管路等，連接動力元件、執(zhí)行元件以及油箱、蓄能器等附件。液壓集成塊與控制元件、動力元件、執(zhí)行元件及油箱、蓄能器等輔助元件構成了一個完整的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求與功能。由于液壓系統(tǒng)組成的非標準性和各個元件之間相互連通關系的多樣性，形成集成塊外部是各種液壓元件在各面上的緊湊布局，內(nèi)部則是十分密集、復雜的孔道構成孔系網(wǎng)絡(見圖1.2)，因此設計起來費時費力且容易出錯141。在集成塊安裝布局中

少的重要技術手段。同時，伴隨著液壓系統(tǒng)設計與制造復雜性的不斷提高，直接帶動了了液壓產(chǎn)品開發(fā)設計方法和手段的重大變革。為減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復雜性，增加現(xiàn)場添加機能和更改回路的柔性，目前普遍采用液壓閥集成配置(見圖1.1)。集成式液壓系統(tǒng)具有結(jié)構緊湊、安裝維護方便、泄漏少、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標準化等優(yōu)點，因此應用日益廣泛I’一3]。圖1.1液壓集成塊 Fig.1.1Hydraulicmanifoldblocks(HMB)圖1.Fig.1集成塊孔道網(wǎng)絡 NetworkSofHMB液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)中主要而關鍵的零件，是集成式液壓系統(tǒng)的中樞。其在集成式液壓系統(tǒng)中的功能，是將集成式液壓系統(tǒng)中的控制閥用內(nèi)部孔道組合起來，并通過管接頭、管路等，連接動力元件、執(zhí)行元件以及油箱、蓄能器等附件。液壓集成塊與控制元件、動力元件、執(zhí)行元件及油箱、蓄能器等輔助元件構成了一個完整的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求與功能。由于液壓系統(tǒng)組成的非標準性和各個元件之間相互連通關系的多樣性，形成集成塊外部是各種液壓元件在各面上的緊湊布局，內(nèi)部則是十分密集、復雜的孔道構成孔系網(wǎng)絡(見圖1.2)，因此設計起來費時費力且容易出錯141。在集成塊安裝布局中

3.2.2管網(wǎng)中典型結(jié)構分析為便于清楚地分析液壓集成快管網(wǎng)中的典型結(jié)構，本章以一個由11個閥件所構成的簡單的液壓集成塊的孔道網(wǎng)絡作為研究分析對象，如圖3.1所示。該網(wǎng)絡包含4條管網(wǎng)。該塊體內(nèi)部是根據(jù)外部布局和內(nèi)部布孔規(guī)則及相關的連通要求構成的連通管網(wǎng)。汾、·礴，圖3.1液壓集成塊塊體析架圖 F19.3.1TrussdiagramofHMB圖3.2液壓集成塊管網(wǎng)結(jié)構 Fig.3.2StruetureofPIPelinenetworksinHMB從圖3.1中可以看到，集成塊中的管網(wǎng)由于連通需要和加工條件的限制，在幾何結(jié)構上具有以下特點:(l)每一條管網(wǎng)都是由兩個以上較短的孔道組成，孔道之間一般為垂直正交，并且其中很多情況下孔道中心線不相交;(2)孔道與工藝孔容腔相交處形成分支管路，并且工藝孔采用絲堵或焊接的方式在閥塊體表面進行密封，從而形成一段液流容腔。

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蔡保全;某裝備液壓集成塊流道液流特性分析及優(yōu)化設計[D];華中科技大學;2011年

本文編號：2830324