面向机械产品生长型设计的广义装配原理理论与技术研究

发布时间：2020-03-29 07:14

【摘要】：装配设计是计算机辅助设计的一个重要组成部分,是保证产品设计质量的前提和基础。本文在产品全生命周期的广义装配质量保证背景下,进行了面向机械产品生长型设计的广义装配原理的研究,将以可装配性影响因素、装配质量因素为核心的产品复杂度、产品精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于产品的生长型设计过程中,从而实现以装配质量保障为核心的产品生长型设计。论文的主要内容如下: 综述了国内外装配设计技术以及生长型设计的研究状况并确定本论文的研究目标。详细地分析了目前运用于面向装配的设计的方法和理论,阐述了该领域研究中存在的关键性问题和今后面向装配的设计的研究趋势。指出了在生长型设计中引入广义装配原理的重要性。给出了以广义装配原理为约束的产品生长型设计理论框架。提出了由产品复杂度理论、功能公差理论以及虚实结合结构设计技术为基本理论构成的广义装配原理的定义及其特点。研究了生长型设计中装配模型的表达,从生长型设计的基本组成单元、产品装配关系模型、零件模型以及公差模型等角度分层次建立了产品模型,为基于装配的产品概念结构生长、公差分配和基于虚实结合技术的产品重构设计奠定了基础。研究了广义装配原理的理论构成之一——复杂度理论。提出了基于复杂度理论的概念结构生长策略。生长型设计过程可以看作为基于时间序列的设计状态转换过程,在产品从功能域到概念设计方案的生长过程中,根据功能要求采用不同的离散精度,会得到产品的不同进化结果。为得到较为优化的产品结构,本文提出了以功能需求以及复杂度理论为控制因素的设计过程推理策略。由于功能规定了产品的结构及其自动生成的机制,因此,首先研究了功能分解重构的策略以及基于功能的设计规范的生成方法:在此基础上,研究了基于动态复杂度产生产品传动链以及基于静态复杂度实现产品概念结构优化生长的设计策略;同时为在设计过程中便于对产品复杂度进行比较,还提出了以信息熵量化产品复杂度的设计策略,并给出了其算法。
【图文】：

生长型,广义,设计过程,夹具

第2章生长型设计中的广义装配原理(2)提取产品原型如图2一6()a，此时的产品原型虽然仅仅是可以实现工件完全定位的一组表面副，但却考虑了装配功能需求与技术方案的集成，是产品创成最初阶段产品模型的一个记录，它继承了工件的几何、尺寸以及装配信息;(3)创成产品概念结构如图2一6(b)~(g)，基于广义装配原理中的复杂度理论以及功能公差设计理论，实现产品原型到概念产品的进化。①将传动链进化算子作用产品原型，对其进行逐层分解，产生最优传动路线，由于传动链进化算子的作用，使得这一过程中不仅考虑传动链的长度，还考虑了每一传动单元的制造与装配复杂度;②将产品结构分解算子作用于传动路线中的传动功能零件

示意图,公差,示意图,形状公差

尺寸分为单一尺寸(如孔的直径)和关联尺寸(如两个平面之间的线性尺寸和角度尺寸)。对于单一尺寸，在公差模型中定义为自身几何关系要素之间的关系。如图2一12所示的圆柱体的直径尺寸及公差，定义为圆柱体几何要素本身的关系，所以目标表面和基准表面都为圆柱面。对于图2一13所示的块，尺寸公差为对应的六个表面之间的关系。系统定义了其中常见的尺寸关系类型:线性尺寸关系、角度尺寸关系、柱面半径关系、柱面直径关系、球面半径关系和球面直径关系等。叮一一.卜‘St}F…3}F二，}H}…J--L卜*st}Fa。。2}Fac。:}。卜·}图2一13关联尺寸公差示意图(2)形位公差的表达厂卜ar·，，·，‘Sm}F一3卜。小卜I口尹尹.口沪沪卜!na一卜。小…2卜卜·{图2一14形状公差及位置公差示意图如图2一14，，形位公差分为形状公差和位置公差，形状公差多为单一要素，而位置公差为关联要素。单一要素是指形状特征上某一被测几何要素与基准无关
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH122

【引证文献】