第22讲 反求设计的应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,反求设计的应用,1.,零件尺寸确定和制造工艺,2.,零件材料分析和选择,3.,反求分析和设计举例,一,.,零件尺寸确定和制造工艺,1.,零件尺寸的确定,1,）基本尺寸的确定,(1),基孔制与基轴制：我国以基孔制为主；,(2),尺寸基准：零件的中心线、轴线、端面、对称面和底面；,(3),测量精度：功能尺寸小数点后,2,、,3,位，自由尺寸小数点后,1,位；,(4),测量较大尺寸时，取其平均值；,(5),测量复杂零件时，利用放大图；,(6),零件尺寸不能直接测量时，可通过分析、计算来确定尺寸。,2,）基本尺寸公差值的确定,功能尺寸公差值：一般用查公差方法；基孔制偏差,0,，基轴制偏差,0,；,公差分配：针对复杂的配合件，运用经验或公式判断各组成件的公差；,尺寸检查：相关尺寸是否协调，尺寸标注是否合理等。,3,）形状和位置公差的选择,形位公差可以通过查标准来确定；,同一要素的形状公差值应小于位置公差；,平面度公差值应小于平行度公差；,圆柱形零件的形状公差应小于尺寸公差；,平行度公差应小于相应的距离公差。,2.,零件的制造工艺,内容：零件材料、尺寸、公差、粗糙度、热处理、加工方法以及相应的工艺参数；,加工方法：铸造、锻压、焊接、金属切削等；需根据具体情况，确定合适的加工方法；,软件反求时，必须重视工艺问题的分析研究。,3.,部件的装配工艺,零件必须具有：可加工性，可装配性，可维修性；,选择正确的装配工艺，进行尺寸链分析、计算；,保证装配精度方法：完全互换法、不完全互换法、分组互换法、修配法和调整法等。,1,）尺寸链,定义：在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭的尺寸组，称为尺寸链。,分类：设计尺寸链（装配尺寸链和零件尺寸链）、工艺尺寸链。,2,）完全互换法,定义：指装配中的每个待装的合格零件不需挑选、修配和调整，装配后就能达到装配精度要求。,装配过程简单、效率高；,技术水平要求低；,流水作业及实现自动化装配；,专业化生产，降低成本；,便于备件供应及机械维修工作；,组成环数多时，组成环的公差就较小，零件加工精度要求提高。,3,）不完全互换法,将组成环公差适当加大，装配时少数的达不到装配要求的组件，部件或产品留待以后再分别进行处理，这种装配方法称不完全互换法（又称部分互换）。,采用概率法，按所有零件出现尺寸分布曲线的状态来设定尺寸公差。,零件加工容易，成本降低，同时保证装配精度要求。,部分产品要进行返修。,适用于大批量生产，装配精度要求不太高而组成环数较多的装配尺寸链。,4,）分组互换法,将装配的零件按预先分组、按公差、装备时按组进行互换装配。,分组愈多，获得的装配质量愈好。,使用于配合精度要求很高但相关零件较少的大批量生产。,5,）修配法,组成环先按经济精度制造，而对其中某一组成环（称补偿环或修配环）预留一定修配量，在装配时用钳工（或其它加工）方法修去修配量，达到装配精度要求。,制造容易，成本降低，可达到较高装配精度要求。,装配中零件不能互换，装配劳动量大，生产率低。,装配精度依赖于工人的技术水平。,适用于单件和成批生产中精度要求较高的装配。,6,）调整法,按经济精度要求加工，由于组成环公差扩大而出现的部分超差的装配件在装配时用改变产品中调整零件的位置或选用合适的调整件来达到装配精度要求。,调整法在补偿原则上相似于修配法，但与修配法不同上，调整法不靠去除金属，而是利用补偿件的位置或更换补偿件来保证装配精度。,优缺点均与修配法相近。,二,.,零件材料分析和选择,1.,零件的材料选择,材料的工艺性能应和产品的结构要求相适应。,例：汽车转向节的加工工艺,模锻正火粗加工调质处理精加工轴颈根部表面淬火成品,确定材料时要考虑降低成本。,没有合适材料时，需通过试验选择代用材料。,2.,零件材料的成分分析和表面处理,初步判断：通过火花、声音，凭经验鉴别；,定量分析：光谱分析法、化学分析法、微探针分析法,1.,成分分析方法,可提高零件的表面性能、延长使用寿命等；,采用喷丸、滚压、退火、回火、淬火、表面形变硬化、渗碳、渗氧、电镀、涂层等。,2.,表面处理方法,三,.,反求分析与设计举例,例,1,：分析装载机新型连杆机构，并进行相似和优化设计。,1.,设计步骤,对机构的性能和优缺点进行计算机辅助分析；,根据测绘所得的尺寸参数进行相似设计；,针对重构的工作装置的新型连杆机构进行优化设计。,1,）计算机辅助性能分析,动臂举升过程铲斗的倾角计算；,动臂举升过程铲斗的转动角计算；,铲装力和举升力的计算。,根据上述的分析，可知该新型连杆机构具有平移性好，在不同举高情况下铲装力大，钢材利用率高等优点；,同时存在构件数和铰点数多等缺点。,2,）相似设计,根据测绘所得尺寸，按照相似原理初步确定新设计的连杆机构的尺寸。,几何相似：四连杆机构的对应边相似，初始角相同；六连杆机构的对应边相似，对应夹角相等，初始角相同；铲斗、动臂和力臂油缸三角形几何相似，铲斗和动臂初始角相等；,运动规律相似：在动臂举升过程中，铲斗倾角变化规律相同，斗尖切削轨迹相同；,力传动相似：动臂举升力和铲斗铲装力的变化规律相同。,3,）优化设计,目的：由于新设计的机构尺寸参数可能存在误差，导致新机构与原机构之间在性能方面出现差异，通过优化设计可以避免性能差异的产生。,设计变量：取,16,个尺寸参数为变量；,目标函数：铲斗、收斗角变动量；铲斗的平移性；地面位置铲装力；铲装力和举升力的变化幅度；,约束条件：各设计变量的上下限，最小传动角，机构间是否产生干涉，油缸尺寸是否满足举升力要求等。,例,2,汽车后视镜的反求和再设计,对实物进行高密度、大数量的特征点数据测量；,将测得实物点数据进行数据处理；,进行曲面拟合的重构；,对曲面模型采用三角片进行格式处理。,