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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 汽车薄板件装配概述 1

1.3 薄板接头型式与装配方式 3

1.3.1 接头型式 3

1.3.2 装配方式 4

1.4 薄板装配定位及夹紧原理 6

1.5 薄板件装配过程及其引入偏差 7

1.5.1 薄板焊接步骤 7

1.5.2 薄板偏差与关键特性 8

1.5.3 薄板装配偏差源分析 9

1.6 汽车薄板件装焊夹具设计研究现状 11

1.6.1 柔性夹具及其设计方法研究现状 12

1.6.2 柔性薄板件夹具设计理论研究现状 14

1.7 本章小结 15

参考文献 15

第2章 汽车薄板件装配偏差建模与分析 18

2.1 引言 18

2.2 焊接偏差与点焊连接建模 19

2.2.1 焊接偏差及回弹方程的建立 19

2.2.2 点焊连接有限元模型 20

2.3 定位偏差建模 21

2.3.1 定位约束的数学描述 21

2.3.2 定位偏差的螺旋模型 23

2.4 夹紧偏差建模 29

2.4.1 完全夹紧的数学模型 29

2.4.2 夹紧偏差模型 30

2.5 基于主成分分析的金属薄板变形分析 33

2.5.1 误差源协方差矩阵的主成分分析 34

2.5.2 基于PCA的金属薄板件装配变形分析 35

2.5.3 稳健主成分分析 36

2.5.4 实例分析 37

2.6 基于小波的偏差源分析方法 40

2.6.1 小波分析概述 40

2.6.2 基于小波分析的薄板变形分解 41

2.6.3 薄板焊接装配变形的仿真流程 42

2.6.4 实例分析 44

2.7 本章小结 46

参考文献 47

第3章 汽车薄板装配夹具布局稳健优化设计 49

3.1 引言 49

3.2 稳健设计概述 49

3.3 基于遗传算法的薄板装配夹具布局稳健设计 51

3.3.1 基于泰勒级数展开的优化设计模型 51

3.3.2 基于遗传算法的稳健优化设计 54

3.4 基于影响系数法的薄板装配稳健设计 60

3.4.1 基于拉格朗日极值法的稳健指标 60

3.4.2 薄板装配实例分析 63

3.5 本章小结 65

参考文献 65

第4章 基于响应面法的夹具布局与装配公差优化 67

4.1 引言 67

4.2 响应面法及其近似建模 67

4.3 基于稳健设计空间寻优的二阶段响应面法 69

4.3.1 二阶段响应面法基本思想 70

4.3.2 基于稳健设计空间搜索的改进响应面法优化流程图 70

4.4 基于Kriging插值的改进响应面法 71

4.4.1 Kriging估计量和关键参数 71

4.4.2 基于Kriging插值的改进响应面法优化流程 72

4.5 基于神经网络的改进响应面法 73

4.5.1 BP神经网络模型 74

4.5.2 基于神经网络的改进响应面法优化流程 75

4.6 设计实例 76

4.6.1 基于Kriging改进响应模型的薄板装配公差分配优化设计 76

4.6.2 基于神经网络改进响应面法的夹具布局优化设计 80

4.7 本章小结 84

参考文献 84

第5章 并联柔性夹具机构构型综合及可重构设计 86

5.1 引言 86

5.2 并联机器人机构研究现状 86

5.2.1 并联机器人机构研究概述 86

5.2.2 并联机构学理论研究的进展 88

5.3 并联夹具系统总体设计方案及机构综合基础 89

5.3.1 并联夹具系统的总体设计方案 89

5.3.2 并联夹具机构综合理论基础 90

5.4 一类三支路6-DOF并联机构构型综合 92

5.4.1 机构综合流程 92

5.4.2 机构支路构型枚举 94

5.4.3 机构构型的构建 96

5.5 并联机构构型的衍生机构设计 99

5.5.1 位移流形等效法 99

5.5.2 螺旋重构法 100

5.6 并联夹具机构可重构设计 103

5.6.1 并联夹具主体机构模块化设计 104

5.6.2 并联夹具定位及夹紧单元模块设计 105

5.7 新型并联柔性夹具系统集成 106

5.8 本章小结 107

参考文献 108

第6章 并联柔性夹具机构运动学及设计空间建模 111

6.1 引言 111

6.2 并联夹具机构螺旋分析 111

6.2.1 机构螺旋分析 111

6.2.2 机构自由度确认 113

6.2.3 驱动副有效性验证 114

6.3 并联夹具机构位置逆解分析 115

6.3.1 3-RUPR/UPS机构位置逆解 115

6.3.2 3-UPU/UPS机构位置逆解 118

6.3.3 3-UPU/UPU机构位置逆解 119

6.4 并联夹具机构雅可比矩阵求解 119

6.4.1 3-RUPR/UPS机构雅可比矩阵求解 120

6.4.2 3-UPU/UPS机构雅可比矩阵求解 121

6.4.3 3-UPU/UPU机构雅可比矩阵求解 122

6.5 并联夹具机构参数设计空间建模 122

6.5.1 3-RUPR/UPS并联夹具机构设计空间建模 122

6.5.2 3-UPU/UPS及3-UPU/UPU并联夹具机构设计空间建模 126

6.6 本章小结 127

参考文献 127

第7章 基于全域评价指标的并联柔性夹具机构性能分析 129

7.1 引言 129

7.2 并联夹具机构工作空间分析 129

7.2.1 工作空间求解方法 129

7.2.2 3-RUPR/UPS机构工作空间分析 130

7.2.3 3-UPU/UPS机构及3-UPU/UPU机构工作空间分析 133

7.3 并联夹具机构奇异性分析 135

7.3.1 3-RUPR/UPS并联夹具机构的奇异性分析 136

7.3.2 3-UPU/UPS及3-UPU/UPU并联夹具机构的奇异性分析 137

7.3.3 并联夹具机构奇异性全域评价指标及奇异性分析 138

7.4 并联夹具机构刚度性能分析 142

7.4.1 机构全局刚度矩阵的建立 143

7.4.2 支链变形分析及刚度建模 144

7.4.3 并联夹具机构的刚度建模 152

7.4.4 并联夹具机构刚度全域评价指标及刚度分析 155

7.5 本章小结 157

参考文献 157

第8章 并联柔性夹具系统平台及实验研究 159

8.1 引言 159

8.2 并联夹具机构尺寸优化及样机设计 159

8.2.1 并联夹具机构尺寸参数优化 159

8.2.2 并联柔性装配夹具系统样机设计 161

8.3 并联柔性装配夹具系统控制系统设计 162

8.3.1 硬件系统 162

8.3.2 软件系统 165

8.4 并联柔性夹具机构实验研究 167

8.5 本章小结 171

参考文献 172

附录 173