自动开封盖装置快速变型设计中的尺寸约束处理方法与结构优化技术研究

发布时间：2019-09-24 11:42

【摘要】：快速变型设计可以提高产品的设计效率和设计质量,缩短研发周期,使产品快速投放市场以提升企业效益和实力,快速变型设计技术已被广泛应用于各行业之中。本文以自动开封盖装置为研究对象,对快速变型设计中的尺寸约束处理方法、拓扑优化和尺寸优化技术进行了较为深入系统的研究。尺寸约束处理是实现快速变型设计的关键。传统的尺寸约束处理方法仅凭设计经验去除冗余的尺寸约束,不能优化尺寸约束传递过程。本文在划分产品功能模块,制定零件尺寸约束等级与策略的基础上,利用介数中心性方法衡量复杂网络节点重要性的能力,建立了尺寸介数中心性模型;通过建立尺寸复杂度分析模型,划分了尺寸约束关系模块;依据零件的尺寸约束等级和装配关系,确定了尺寸约束传递方向,建立了尺寸约束处理流程。针对Pro/E,提出了多级零部件尺寸约束传递方法,配合Pro/E二次开发程序,实现了自动开封盖装置的快速变型设计。拓扑优化是保证快速变型设计对象获得理想结构形式的关键技术。本文基于实例,分析了渐进结构优化(ESO)方法在删除单元和数值误差处理方面的不足,对能同时实现单元增删的双向渐进结构优化(BESO)方法进行了改进。通过将单元质心过滤半径范围内的节点灵敏度加权为单元灵敏度,实现了基于应变能准则的单元灵敏度均匀化处理;定义了单元增删准则、约束条件和收敛准则,建立了改进的BESO方法流程。通过实例对比,证明了改进的BESO方法的优越性,实现了自动开封盖装置旋转平台的拓扑优化,重构了旋转平台的三维模型。尺寸优化是对快速变型设计结果的改进。本文通过静力学分析和模态分析,提取了静态工况下旋转平台的最大变形量和固有频率;采用一阶优化方法,实现了旋转平台刚度和频率的单目标尺寸优化。采用线性加权叠加方法,建立了多目标尺寸优化模型;采用容限法,确定了子目标权重系数;通过APDL编程,实现了刚度和频率的多目标尺寸优化。基于Pro/E与ANSYS的二次开发技术,将尺寸优化技术集成到快速变型设计系统中,在自动开封盖装置快速变型设计过程中实现了旋转平台的多目标尺寸优化,在提高产品设计效率的同时保证了产品质量。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122

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本文编号：2540847