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插装阀块参数化CAD优化设计系统的研究与开发

作　者: 程焕兵
导　师: 张卫
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 插装阀块布局布孔回溯算法库特征合作型协同进化蚁群算法
分类号: TH137
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

液压元件集成配置被广泛应用在液压系统中,插装阀块作为高压、高流量、集成式液压系统应用的核心部件,由于其表面液压元件布局和内部油道连通的复杂性与耦合性,使得插装阀块的设计效率较低且不易保证质量。首先,总结调研了插装阀块的国内外研究现状,明确其核心内容是表面元件布局及内部油路布孔,建立了插装阀块设计问题的数学模型。进而,针对以计算智能为主的布局设计存在着运算速度慢、布局结果难以满足设计人员的特定要求等表面布局问题,构建了基于工程规则的插装阀块布局的回溯算法,结合参数化配置下的库特征可实现表面元件的快速正确布局；为了提高布孔效率及整体性能,提出了一种基于合作型协同进化蚁群算法的集成块多孔道布孔方法,解决了单油路孔道路径寻优及布孔顺序问题,实现了内部孔道连通的优化设计。最后,提出了插装阀块优化设计系统的总体结构。应用Visual Studio2010开发平台、SolidWorks API开发技术和SQL SERVER2008数据库软件,开发了基于SolidWorks的插装阀块参数化CAD优化设计系统,实现了以液压原理为输入,高效布局及较优布孔方案为输出的插装阀块结构设计。通过一个典型的插装阀液压系统的设计实例,验证了本文方法的有效性和系统的实用性,为缩短液压系统设计周期和降低生产成本提供了有力的支撑。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题背景和研究意义  8-9
  1.2 液压集成块设计方法研究综述  9-14
    1.2.1 国内外研究现状  9-13
    1.2.2 现存问题  13-14
  1.3 课题来源与主要研究内容  14
  1.4 论文组织架构  14-16
2 插装阀块参数化CAD优化设计系统总体设计  16-25
  2.1 插装阀块结构及设计特点  16-18
    2.1.1 插装阀块的结构特点  16-17
    2.1.2 插装阀块的设计内容  17-18
    2.1.3 插装阀块设计的特点  18
  2.2 插装阀块设计问题的数学模型  18-21
    2.2.1 设计变量  19-20
    2.2.2 设计目标  20
    2.2.3 约束条件  20-21
  2.3 插装阀块优化设计关键技术  21-22
    2.3.1 基于工程规则的回溯算法布局设计  21
    2.3.2 合作型协同进化蚁群算法布孔设计  21-22
  2.4 系统总体设计方案  22-24
    2.4.1 系统设计流程  22
    2.4.2 系统结构框架  22-24
  2.5 本章小结  24-25
3 插装阀块参数化表面布局设计  25-33
  3.1 参数化表面布局设计总体流程  25
  3.2 基于工程规则的回溯布局算法  25-29
    3.2.1 布局工程规则  25-26
    3.2.2 工程规则约束转化  26
    3.2.3 基于工程规则的回溯法布局可行性分析  26-27
    3.2.4 基于工程规则的回溯布局算法设计  27-29
  3.3 参数化配置下的库特征建立  29-31
  3.4 元件外形干涉校核  31-32
  3.5 本章小结  32-33
4 插装阀块内部布孔优化设计  33-48
  4.1 布孔环境模型建立  33-34
  4.2 基于蚁群算法的孔道连通规划  34-39
    4.2.1 数据结构及初始化  34-35
    4.2.2 解的构建  35-37
    4.2.3 算法终止条件  37
    4.2.4 算法求解流程  37-38
    4.2.5 单油路布孔算法仿真  38-39
  4.3 多蚁群协同进化的多孔道布孔优化  39-43
    4.3.1 多孔道布孔顺序问题  39-40
    4.3.2 合作型协同进化蚁群算法模型  40-41
    4.3.3 合作型协同进化蚁群算法求解步骤  41-42
    4.3.4 多孔道布孔算法仿真  42-43
  4.4 孔道校核设计  43-47
    4.4.1 内部孔道校核算法设计  44-47
    4.4.2 孔道校核算法流程  47
  4.5 本章小结  47-48
5 插装阀块参数化CAD优化设计系统开发及应用  48-64
  5.1 系统开发平台  48
  5.2 系统数据库设计  48-53
    5.2.1 系统数据分析  48-49
    5.2.2 数据库创建  49-53
  5.3 系统主要功能模块设计  53-59
    5.3.1 用户管理模块  53-54
    5.3.2 液压原理输入模块  54-55
    5.3.3 参数化布局模块  55-56
    5.3.4 布孔优化模块  56-57
    5.3.5 设计校核模块  57-58
    5.3.6 工程图生成模块  58
    5.3.7 库系统管理模块  58-59
    5.3.8 帮助模块  59
  5.4 应用实例  59-63
    5.4.1 实例分析  59-61
    5.4.2 参数化表面布局  61-62
    5.4.3 布孔优化设计  62-63
  5.5 本章小结  63-64
6 总结和展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录  71

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