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车身薄板件装配公差分析的DLM法与Monte Carlo算法的对比研究

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公差分析是车身类薄板零件设计中并行地考虑可制造性和降低生产成本的一个重要方面。车身类零件装配通常具有繁杂的装配关系，会形成错综复杂的空间尺寸链，因此通常找不到一个明确的装配方程来描述这些装配关系，也就不可能运用一些常规的公差分析方法来进行分析。而直接线性法进行公差分析时不需要明确的装配方程来述零件之间装配关系，因此也可以方便地运用到车身类零件的装配中。 根据研究的现状，蒙特卡罗方法在取样本足够大时可以较好地模拟这种非线性的装配关系，VisVSA软件是以蒙特卡罗算法为核心的计算机辅助公差分析软件，在具有虚拟现实、估计零件装配结果的功能，运用VSA软件的功能，提取零件的配合特征，进行虚拟装配，软件根据装配关系取样分析，能够得到零件装配的偏差范围、组成尺寸的贡献度及对应尺寸公差的敏感度。 直接线性的公差分析方法在分析了薄板类零件偏差来源的基础上，运用了公差分析尺寸环模型，把机构分析中的连杆理论运用到尺寸环中，通过分析零件装配过程中的各种配合方式及特征因偏差产生可能的运动，使得零件的接触形式模型化，从而得到在零件装配节点处因为几何特征公差可能产生的动态调整。在尺寸环模型中把几何特征公差作为一个零尺寸而加入到尺寸环中进行考虑，根据尺寸环节点的空间变换（平移和转动），得到一个包含了几何特征公差的空间变换函数，对此函数进行一阶泰勒级数展开得到关于空间坐标系六个方程，形成直接线性法的公差分析理论。 直接线性理论是一种线性的公差分析理论，具有简单、实用、计算速度快的特点。在两个案例的分析中，把该理论运用到具体的空间尺寸链中进行计算，并与VisVSA软件的计算结果进行对比发现，运用直接线性法只使用Mont Carlo模拟使用时间的四分之一，而计算精度相仿。验证了直接线性法在车身类零件装配中进行偏差分析是快捷、有效的，能缩短公差分析的时间，提高产品设计的效率。

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