论文题目: 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
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 杨波
导师: 黄克正
关键词: 广义装配原理,分解重构,复杂度理论,功能公差理论,虚实结合技术
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 课题研究的背景和意义
1．2 面向装配的设计国内外研究现状
1．2．1 产品可装配性的定义、特征与研究内容
1．2．2 面向装配设计的发展史
1．2．2．1 早期DFA方法
1．2．2．2 现代DFA方法
1．2．2．3 DFA方法与CAD系统集成方面的研究
1．2．3 面向装配的设计有待解决的问题
1．3 产品生长型设计研究现状
1．4 本文的主要研究内容及组织安排
第2章 生长型设计中的广义装配原理
2．1 引言
2．2 广义装配原理的生长型设计技术背景
2．2．1 分解重构理论
2．2．2 基于功能表面分解重构的生长型设计过程描述
2．3 生长型设计过程中的广义装配原理
2．3．1 广义装配原理的定义及其特点
2．3．2 广义装配原理的算子描述
2．3．3 广义装配原理的理论构成
2．3．3．1 复杂度理论
2．3．3．2 功能公差设计理论
2．3．3．3 虚实结合设计技术
2．4 基于广义装配原理的生长型设计机理
2．5 生长型设计中的产品建模
2．5．1 产品模型中的基本单元
2．5．2 产品装配关系模型
2．5．3 零件的单元模型
2．5．4 层次式公差模型
2．6 本章小结
第3章 广义装配原理中的复杂度理论
3．1 引言
3．2 产品复杂度理论与广义定位原理
3．2．1 产品复杂度理论
3．2．1．1 生物进化复杂度与产品复杂度
3．2．1．2 产品复杂度理论定义及其数学描述
3．2．2 广义定位原理
3．3 概念结构生长的过程描述及其关键问题
3．3．1 概念结构生长的分解约束
3．3．2 概念结构生长设计的关键问题
3．4 基于与或图的概念结构分解多方案表达模型
3．5 概念结构生长设计中的功能规范
3．5．1 生长型设计中的功能分解策略
3．5．2 基于功能分解的设计规范的生成
3．6 生长型设计中基于动态复杂度的推理
3．6．1 传动链推理
3．6．2 运动副推理
3．6．3 基于动态复杂度的推理过程
3．7 生长型设计过程中基于静态复杂度的推理
3．7．1 基于静态行为的装配推理
3．7．2 静态复杂度评估中的信息熵理论
3．7．3 静态推理中基于信息熵的复杂度建模
3．8 本章小结
第4章 广义装配原理中的功能公差设计理论
4．1 引言
4．2 公差进化设计
4．3 功能公差设计理论
4．3．1 功能公差的控制约束
4．3．2 功能公差的公差断言
4．3．3 功能公差类型的自动定义
4．4 功能公差的层次式模型
4．5 生长型设计过程中尺寸链的生成
4．5．1 封闭环与组成环的确定
4．5．2 尺寸链的建立
4．6 基于成本——公差敏感函数的功能尺寸公差分配
4．6．1 功能公差分配过程建模
4．6．2 加工成本——公差模型
4．6．3 基于多因素的成本——公差模糊质量损失函数
4．6．4 功能公差设计边界条件的确定
4．6．5 成本——公差敏感函数的建立
4．7 功能形位公差的分配
4．8 本章小结
第5章 广义装配原理中的虚实结合设计技术
5．1 引言
5．2 虚实结合设计的技术构成
5．2．1 虚实结合设计模块的构成单元
5．2．2 虚实结合设计模块的输入信息
5．2．3 基于虚实结合的产品结构设计过程
5．3 基于产品进化模型的重构设计
5．3．1 映射重构
5．3．2 混合重构
5．3．3 重构设计流程
5．4 基于产品进化模型的仿真预处理
5．4．1 装配体优先约束关系
5．4．2 装配序列规划
5．4．2．1 全局装配序列
5．4．2．2 基于联接度的局部装配序列优化
5．4．3 装配路径规划
5．5 基于碰撞检测的装配仿真
5．5．1 装配仿真的类型
5．5．2 装配仿真的关键技术
5．6 基于虚实结合的产品再设计
5．7 本章小结
第6章 系统实施与实例应用
6．1 引言
6．2 系统结构
6．3 系统实施
6．3．1 系统实施的软硬件环境
6．3．2 系统实施的运行平台
6．4 基于广义装配原理的生长型设计实例
6．4．1 设计实例一——弹簧分拣机的设计
6．4．2 设计实例二——活塞精镗销孔夹具设计
6．5 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士期间发表的论文和获得的奖励
致谢
发布时间: 2005-10-17
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