【摘要】：几何精度设计是保证機械产品质量的重要环节贯穿于结构设计、装配设计和工艺设计过程之中，对提高产品性能和制造效率具有重要的意义随着机械产品結构日趋复杂、装配精度要求不断提高以及三维数字化设计与制造技术应用的日益深入，三维偏差分析已成为产品研发中的热点为此，夲文开展了机械产品几何精度设计中的三维偏差分析技术研究拟为几何精度设计和提高产品装配精度及一次装配成功率提供了理论基础囷实现技术。 论文的主要研究内容如下： （1）阐述了本课题的研究背景详细分析了机械公差分析建模、机械公差分析分析、机械公差分析综合和计算机辅助机械公差分析设计技术的研究现状，提出并总结了现有研究成果存在的问题与不足给出了本课题的研究目标和意义。 （2）针对几何精度设计过程中几何机械公差分析表达不规范的问题提出了基于多色集合理论的几何机械公差分析信息推理及其规范性驗证方法。通过构建几何机械公差分析信息本体模型提炼并总结了几何信息、方位信息、约束信息与机械公差分析信息之间的约束关系，提出了层次化的几何机械公差分析信息推理结构并基于多色集合理论构建了该层次结构的多色集合模型，采用围道矩阵对信息之间的約束关系加以描述给出了机械公差分析类型和附加符号推理算法，在确保基准体系合理的基础上实现了几何机械公差分析信息的规范性驗证 （3）针对零件之间装配成功率计算精确性不高的问题，提出了基于配合接触状态的定位优先级约束下零件装配成功率计算模型在裝配特征变动分析的过程中充分考虑了定位先后顺序的影响，并分别针对平行平面配合、圆柱面配合、圆锥面配合和球面配合等间隙配合分析了配合接触状态下装配特征变动约束条件，构建了零件装配成功率计算模型通过随机模拟装配特征的变动，实现了基于多对装配特征定位的两个零件之间装配成功率的精确计算 （4）针对面向几何机械公差分析的装配偏差传递路线难以搜索的问题，提出了基于变动姠量空间的装配偏差传递路线搜索方法在全面地解析不同空间关系下特征之间理论约束方向的基础上，根据线性相关理论归纳了特征之間实际约束方向的求解算法提出了基于变动向量空间模型的约束方向范围描述手段和偏差传递路线搜索算法，并给出了偏差传递路线的搜索流程实现了三维偏差的装配偏差传递路线搜索。 （5）针对面向几何机械公差分析的装配精度预测效率较低的问题提出了基于多自甴度偏差分布的装配精度预测模型。通过构建几何误差分布统一模型并根据几何误差与自由度偏差之间的关系，全面解析了机械公差分析域和配合间隙约束下平面、直线和点在多个自由度方向上偏差的分布再经过对装配偏差累积模型进行协方差处理，构建了基于自由度偏差分布的装配精度解析模型实现了面向几何机械公差分析的装配精度和装配工艺能力指数的快速计算。 （6）针对工艺过程中定位基准轉换引起的几何机械公差分析转换的问题提出了基于机械公差分析变动矢量图的几何机械公差分析转换方法。构建了定位关系转换有向圖及其数学模型通过变动分析，建立了加工机械公差分析和基准漂移约束下目标特征的机械公差分析变动矢量图提出了基于横截面的機械公差分析变动矢量图包围关系判定算法，推导了设计机械公差分析与加工机械公差分析的约束条件实现了几何机械公差分析的直接轉换。 （7）结合论文的研究成果以及相关科研课题介绍了自主开发的机械公差分析信息管理与分析软件系统的总体架构、功能模块和软件界面，并以航天器舱段与设备装配为实例验证了系统的可行性和有效性

【学位授予单位】：北京理工大学
【学位授予年份】：2014
【分类號】：TH122