發(fā)布時(shí)間：2020-09-29 22:02

【摘要】： 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)果的幾何結(jié)構(gòu)約束與性能約束校驗(yàn),是集成式液壓系統(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)�；诖烁拍�,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)具備虛擬現(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)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,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、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展示液壓集成塊設(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)bjectARX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)了液壓集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果的自動(dòng)廣義校驗(yàn)。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(yàn)子系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)結(jié)果信息輸出子系統(tǒng)三部分。最后針對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)例進(jìn)行了校驗(yàn),全面展示了系統(tǒng)的總體工作流程與具體功能實(shí)現(xiàn),亦充分驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)用性及本文方法的可行性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP273.5;TH137
【圖文】：

少的重要技術(shù)手段。同時(shí)，伴隨著液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造復(fù)雜性的不斷提高，直接帶動(dòng)了了液壓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(fù)雜性，增加現(xiàn)場(chǎng)添加機(jī)能和更改回路的柔性，目前普遍采用液壓閥集成配置(見(jiàn)圖1.1)。集成式液壓系統(tǒng)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)，因此應(yīng)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(luò) NetworkSofHMB液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)中主要而關(guān)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(lái)，并通過(guò)管接頭、管路等，連接動(dòng)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(dòng)力元件、執(zhí)行元件及油箱、蓄能器等輔助元件構(gòu)成了一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)性和各個(gè)元件之間相互連通關(guān)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(fù)雜的孔道構(gòu)成孔系網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖1.2)，因此設(shè)計(jì)起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)141。在集成塊安裝布局中

少的重要技術(shù)手段。同時(shí)，伴隨著液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造復(fù)雜性的不斷提高，直接帶動(dòng)了了液壓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(fù)雜性，增加現(xiàn)場(chǎng)添加機(jī)能和更改回路的柔性，目前普遍采用液壓閥集成配置(見(jiàn)圖1.1)。集成式液壓系統(tǒng)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)，因此應(yīng)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(luò) NetworkSofHMB液壓集成塊作為集成式液壓系統(tǒng)中主要而關(guān)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(lái)，并通過(guò)管接頭、管路等，連接動(dòng)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(dòng)力元件、執(zhí)行元件及油箱、蓄能器等輔助元件構(gòu)成了一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)性和各個(gè)元件之間相互連通關(guān)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(fù)雜的孔道構(gòu)成孔系網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖1.2)，因此設(shè)計(jì)起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)141。在集成塊安裝布局中

3.2.2管網(wǎng)中典型結(jié)構(gòu)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(gòu)，本章以一個(gè)由11個(gè)閥件所構(gòu)成的簡(jiǎn)單的液壓集成塊的孔道網(wǎng)絡(luò)作為研究分析對(duì)象，如圖3.1所示。該網(wǎng)絡(luò)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(guān)的連通要求構(gòu)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(gòu) 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(gòu)上具有以下特點(diǎn):(l)每一條管網(wǎng)都是由兩個(gè)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(jìn)行密封，從而形成一段液流容腔。

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2830324