一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法技术

本发明专利技术属于滚动轴承游隙设计及计算机辅助公差设计(CAT)技术领域，具体涉及一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法。具体包括以下步骤：(1)构建滚动轴承径向游隙的本体表示模型；(2)建立滚动轴承径向游隙的SWRL推理规则；(3)提取与滚动轴承径向游隙相关的公差信息；(4)建立滚动轴承径向游隙的实例化本体模型；(5)将Jess推理机与SWRL规则结合，对滚动轴承径向游隙进行推理并结果推理结果输出。本发明专利技术将本体理论引入到滚动轴承径向游隙的设计中，构建基于本体对的滚动轴承径向游隙的推理知识框架，根据显性领域知识推理隐含知识，拓展滚动轴承知识库。本发明专利技术提供滚动轴承径向游隙领域的一致性知识描述框架，使得计算机能够根据滚动轴承的实际工况环境自动的选择合理的径向游隙组与游隙值，为轴承径向游隙的智能化提供了一种可行的方法。

An Intelligent Design Method of Rolling Bearing Radial Clearance Based on Ontology

【技术实现步骤摘要】
一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法
本专利技术属于滚动轴承游隙设计及计算机辅助公差设计(CAT)
，具体涉及一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法。
技术介绍
滚动轴承的径向游隙的选择是产品轴系部件长时间平稳运转的核心环节，它直接影响轴承的载荷分布、振动、噪声、磨损、温升、使用寿命和机械运转精度等技术性能，进而影响其所在整机产品的性能。如果游隙过大,在极端情况下可能只有最下方一个滚动体受力,轴承承载能力将大大降低,滚动接触面应力增大,轴承的运转精度下降,振动和噪声增大,使用寿命缩短;如果游隙过小,会引起轴承发热,温度升高,甚至使轴承在运转中发生咬死现象。滚动轴承的径向游隙组与游隙值的选取往往依靠技术人员通过查表和经验确定。这种选择方法则存在效率低、智能化程度低以及易出错等问题。同时会增加产品设计的不确定性和产品功能公差分析的复杂程度，并最终会影响到产品的质量。针对滚动轴承径向游隙设计的不确定性的的问题，将本体引入到滚动轴承的的径向游隙组与游隙值的选择中。使用ALC的(AttributiveLanguagewithComplements，描述逻辑的一种)第二代Web本体查询语言OWL2QL(OntologyWebLanguage2QueryLanguage)构建滚动轴承的本体，使用语义网规则语言(SemanticWebRuleLanguage，SWRL)构建相应的推理规则，最后根据构建的推理规则，使用Jess推理机推理出最合理的径向游隙组与游隙值。滚动轴承的配合信息通过径向游隙组与游隙值进行描述，并能从配合信息中检索配合设计意图。利用规则语义推理机制对知识库进行推理，识别配合设计意图，易于产品公差配合模型的共享和重用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的滚动轴承径向游隙组与游隙值的选择难以智能化的问题，提出一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于本体的滚动轴承在不同工况环境下的径向游隙智能化设计方法，包括如下步骤。步骤A.根据滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域的理论知识，构建基于本体的径向游隙的知识库系统(KnowledgeBox，KB)，本体知识库中类与类之间的属性关系对滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域知识提供一致性述。步骤B.基于步骤A所构建的本体知识库，根据GB/T4604.1-2012中推荐滚动轴承的径向游隙组与游隙值的选择构建基于本体和SWRL规则语言的推理规则库。步骤C.针对滚动轴承的径向游隙组与游隙值选择的实例，分别采用LTG与AME算法提取滚动轴承实例的特征表面与装配约束关系。步骤D.根据在步骤A所构建的本体知识库，分别对相应的概念和属性进行实例化，并建立径向游隙组与游隙值设计的实例中的类、个体以及个体之间的属性关系，获得实例化本体知识库系统。步骤E.基于步骤B所构建的径向游隙的推理规则库利用Jess推理机对步骤C所获得的实例化本体知识库进行推理，并将推理结果加入该实例化本体知识库中。步骤F.根据所需信息构建规则查询语句，并使用规则查询语言对步骤E所得到实例化本体知识库中的推理结果进行检索，最后输出验证后的最佳的径向游隙参数值。步骤A包括。步骤A1.根据滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域的理论知识，构建径向基于本体的滚动轴承的游隙的类的层次关系及类的属性的层次关系，其中类的属性包括对象型属性和数据型属性两类。步骤A2.采用OWL2语言分别构建滚动轴承断言公理集ABOX与术语公理集TBOX，从而形成径向游隙的本体知识库系统。步骤B具体内容为。步骤B1.原始游隙G0:也叫理论游隙，表示轴承零件(内外圈、滚动体、保持架)装配后的游隙，通常在轴承设计时确定。步骤B2.轴承在正常工作时，承受径向载荷的作用，在这种载荷的持续作用下，使得轴承内外圈产生弹性变形，引起轴承径向游隙的改变；根据滚动轴承的工况载荷，通过分析计算确定轴承所受载荷的大小、方向及类型，从而确定工作载荷对径向游隙的影响。步骤B3.轴承工作温度变化时，引起轴承内、外圈配合间隙的变化，将引起滚动轴承有效过盈量及径向游隙值的改变；同时滚动轴承的各部件的线膨胀率的不同，将会使配合面的有效过盈量发生变化，也会影响轴承的有效工作游隙；根据滚动轴承的工况温度及轴承材料的线膨胀率，通过分析计算确定轴承工作温度变化对轴承对有效过盈量及径向游隙的影响。步骤B4.滚动轴承在进行装配作业时，将会使加工过程中留下的微小的峰谷压损，使得轴承座孔与轴承外圈之间有效过盈量比目标过盈量减小，同理内圈与轴径的有效过盈量亦减小；根据滚动轴承的加工方法，通过分析计算确定不同加工方法对轴承对有效过盈量及径向游隙的影响。步骤B5.滚动轴承在进行装配时，轴承的内圈和轴颈间及轴承的外环和轴承座孔之间采用过盈配合，由于内圈滚道增大与外圈滚道减小，这种过盈配合将引起滚动轴承的原始游隙的变化；根据滚动轴承的配合方式，通过分析计算确定轴承不同配合方式对对轴承对有效过盈量及径向游隙的影响。步骤B6.根据轴承径向游隙领域的相关知识运用OWL语言构建不同工况环境不同类型、公称尺寸的滚动轴承的径向游隙组与游隙值的推理规则，进而得到的相关信息推理出径向游隙组与游隙值的取值范围。步骤B7.根据具体的工况环境因素构建构建相应的判定语义规则，根据判定语义规则判断步骤B6确定的公差带项目是否满足具体工况环境。若满足条件则结束选型运算，若不满足条件，则需要重新从步骤B1进行运算。步骤C2还进一步包括如下过程：利用实例化本体知识库中添加的Jess推理机的推理能力推理隐含关系，并检验实例化本体知识库的一致性。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点。1.本体知识库与推理规则库可以共享与重用，保证了知识库的可移植性与可扩展性。2.利用滚动轴承的径向游隙领域知识的层次关系，从而结构化滚动轴承径向游隙与游隙值信息，使得滚动轴承配合的层次关系更加清晰，更好的被计算机理解。3.为基于本体的滚动轴承的径向游隙智能化设计领域问题提供了本体知识库描述框架和规则库的基础，为完成滚动轴承径向游隙智能化设计提供了一种可行的方法。附图说明图1为滚动轴承径向游隙游隙设计的层次化模型图。图2为滚动轴承径向游隙游隙设计的结构图。图3为滚动轴承径向游隙游隙设计的流程图。图4为滚动轴承径向游隙游隙设计的类的层次关系图。图5为滚动轴承径向游隙游隙设计的属性的层次关系图。图6为齿轮减速器轴系组件实例装配模型的剖视图。图7为齿轮减速器轴系组件实例装配模型的分解图。具体实施方式下面以某型号的某矿山机械的实例，对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。某矿山机械用直流电机驱动,其轴颈为Y=190mm,采用车削加工。用一对短圆柱滚子轴承32238支撑,轴承的标准游隙为,运转过程中,轴承的温度达85℃,试确定合适的轴承径向工作游隙。已知数据:轴承承受的径向负载,轴承材料的线膨胀系数为；轴承的内径、外径,轴承的内圈滚道直径、轴承外圈的滚道直径,轴承的滚子直径、滚子长度、滚子数目。步骤1.查阅滚动轴承的径向游隙领域的相关知识，构建数学模型。根据本领域的本领域的文档信息、专家知识及可复用存在的本体，获取滚动轴承的径向游隙的领域知识。步骤2.根据滚动轴承的径向游隙领域知识，可知本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法，其特征在于，包括如下步骤。步骤A.根据滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域的理论知识，构建基于本体的径向游隙的知识库系统(Knowledge Box，KB)，本体知识库中类与类之间的属性关系对滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域知识提供一致性述。步骤B.基于步骤A所构建的本体知识库，根据GB/T 4604.1‑2012中推荐滚动轴承的径向游隙组与游隙值的选择构建基于本体和SWRL规则语言的推理规则库。步骤C.针对滚动轴承的径向游隙组与游隙值选择的实例，分别采用LTG与AME算法提取滚动轴承实例的特征表面与装配约束关系；步骤D.根据在步骤A所构建的本体知识库，分别对相应的概念和属性进行实例化，并建立径向游隙组与游隙值设计的实例中的类、个体以及个体之间的属性关系，获得实例化本体知识库系统；步骤E.基于步骤B所构建的径向游隙的推理规则库利用Jess推理机对步骤C所获得的实例化本体知识库进行推理，并将推理结果加入该实例化本体知识库中。步骤F.根据所需信息构建规则查询语句，并使用规则查询语言对步骤E所得到实例化本体知识库中的推理结果进行检索，最后输出验证后的最佳的径向游隙参数值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法，其特征在于，包括如下步骤。步骤A.根据滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域的理论知识，构建基于本体的径向游隙的知识库系统(KnowledgeBox，KB)，本体知识库中类与类之间的属性关系对滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域知识提供一致性述。步骤B.基于步骤A所构建的本体知识库，根据GB/T4604.1-2012中推荐滚动轴承的径向游隙组与游隙值的选择构建基于本体和SWRL规则语言的推理规则库。步骤C.针对滚动轴承的径向游隙组与游隙值选择的实例，分别采用LTG与AME算法提取滚动轴承实例的特征表面与装配约束关系；步骤D.根据在步骤A所构建的本体知识库，分别对相应的概念和属性进行实例化，并建立径向游隙组与游隙值设计的实例中的类、个体以及个体之间的属性关系，获得实例化本体知识库系统；步骤E.基于步骤B所构建的径向游隙的推理规则库利用Jess推理机对步骤C所获得的实例化本体知识库进行推理，并将推理结果加入该实例化本体知识库中。步骤F.根据所需信息构建规则查询语句，并使用规则查询语言对步骤E所得到实例化本体知识库中的推理结果进行检索，最后输出验证后的最佳的径向游隙参数值。2.根据权利要求1所述的一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法，其特征在于，步骤A中，本体知识库中的类包括轴承的种类、公称尺寸、基本偏差、游隙组、工作载荷、线膨胀系数、加工方法。3.根据权利要求1所述的一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法，其特征在于，步骤A具体包括。步骤A1.根据滚动轴承的径向游隙组与游隙值领域的理论知识，构建径向基于本体的滚动轴承的游隙的类的层次关系及类的属性的层次关系，其中类的属性包括对象型属性和数据型属性两类。步骤A2.采用OWL2语言分别构建滚动轴承断言公理集ABOX与术语公理集TBOX，从而形成径向游隙的本体知识库系统。4.根据权利要求1所述的一种基于本体的滚动轴承径向游隙智能化设计方法，其特征在于，步骤B具体包括。步骤B1.原始游隙G0:也叫理论游隙，表示轴承零件(内外圈、滚动体、保持架)装配后的游隙，通常在轴承设计时确定。步骤B...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，黄美发，丁国臻，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45