基于多目标优化的航空轴承选配方法研究.pdfVIP

摘要

航空轴承是航空发动机的重要关节，随着数字化、信息化的快速发展，传

统的装配方法不能满足航空轴承这类精密机械产品的质量要求，智能选配方法

在产品装配中得到越来越多的应用。在航空轴承装配领域，计算机辅助选配逐

渐替代传统选配。本文在分析国内外精密机械产品选配方法的基础上，针对航

空发动机附件机匣中的齿轮轴、轴承、衬套的过盈、间隙组合装配的传统方法

中存在的装配效率低、配合质量随机性大等实际问题开展研究，进行了理论分

析、建模仿真和实验研究，主要的研究内容如下：

针对航空轴承合格率低的问题，基于田口理论建立了轴承实际配合偏离理

想状态而造成损失的数学模型，以配合质量函数作为选配目标，根据装配需求

的应用场景确定轴承组件在不同配合类型时的公差带范围，作为装配约束；同

时出于降低装配成本的需求，研究合理调度待选零部件的方法，避免配对不合

格造成零件累积剩余，考虑装配成功率的影响，研究制定提高配合成功率的装

配方案；以配合质量和配对成功率为依据建立多目标选配模型，以该模型作为

优化选配的目标函数，以航空轴承组件配合尺寸链的公差要求作为约束条件，

为多目标选配方法的设计和工程应用奠定理论基础。

针对航空轴承多目标选配模型求解问题，提出了基于改进蚁群算法的轴承

选配方法。求解多目标选配方案时，将蚂蚁在各结点间寻找最短路径的过程抽

象为建立零件最优配合序列的过程，通过获取质量损失函数的最小值输出选配

方案；在此基础上，改进了算法正反馈机制中的信息素因子等关键参数，通过

参数自适应调节实现加快收敛和扩大全局有哪些信誉好的足球投注网站。仿真分析表明，改进的蚁群算

法适用于约束条件较少的选配要求，70组轴承选配仿真时，装配约束条件为两

个时选配成功率高，装配约束条件为四个时，选配成功率低，即约束条件多时

存在一些不合格装配序列方案。对于，改进的蚁群算法能够予以解决。

针对航空轴承选配需同时满足多个配合要求的问题，提出基于混合Pareto

蚁群选配算法。混合算法在全局与局部有哪些信誉好的足球投注网站间能达到均衡的特性，对航空轴承

多约束条件装配需求的选配方法进行完善。设计基于快速非支配排序的选配方

法，建立满足选配问题多个约束条件的选配方案进化和非支配排序机制，并将

选配方案按Pareto等级排序。快速非支配排序算法与蚁群融合，充分调度和利

用待选配的轴承组件，满足具有多个选配约束的复杂场景，提升配合质量和选

配成功率。

在上述工作的基础上，基于集成定义方法模型，从测量数据、选配算法、

信息数据库三个层级建立航空轴承组件测量和选配系统，搭建集成轴承组件类

别、零件类别、装配要求、配合方案的智能轴承选配系统，建立装配信息和零

件参数信息数据库，以实现航空轴承组件的精确选配。最后，以若干组轴承组

件的装配要求进行实验，验证了选配方法的有效性。

关键词:轴承选配；田口质量模型；混合蚁群算法；多目标优化

Abstract

Aerospacebearingsarecriticaljointsinaeroengines,withtherapid

developmentofdigitizationandinformationization,traditionalassemblymethodscan

nolongermeetthestabilityrequirementsofprecisionmechanicalproductssuchas

aerospacebearings.Intelligentselectionmethodsareincreasinglybeingappliedin

precisionproductassemblyprocesses.Inthefieldofaviationbearingassembly,

computer-aidedselectionisgraduallyreplacingtraditionalselectionandiswidely

used.Onthebasisofanalyzingtheselectionmethodsforprecisionmechanical

products,thispaper