基于三维CAD模型的机构运动简图抽取研究

论文摘要

随着科技的进步和社会的发展,复杂机械在各个领域的运用越来越多,为了简明地表达一部复杂机械产品的传动原理,无论在工程设计过程中还是在一些机械类课程教学中经常要绘制机构运动简图。而机构运动简图的手工绘制,特别是复杂机械产品机构简图的手工绘制对很多设计人员来说是困难的,并需要花费很大的工作量。为了减少设计人员的工作量,缩短产品的研发周期,降低产品开发成本,加速产品的更新换代,很多课题对机械运动简图的绘制进行了多方面的研究。本课题研究的重点是从现有三维CAD模型中提取机构运动简图。本文以三维软件SolidWorks为平台,对三维装配体的设计树进行了深入的研究与分析,在此基础上选择提取装配特征中有意义的信息,并将其读取到数据库中。同时以运动副为单位建立了机构运动简图图元库,通过识别和匹配信息,正确提取机构简图并由图元绘图模块绘制出机构运动结构简图。对此论文主要进行了如下的研究工作：针对不同的三维机械产品模型添加了不同的二维结构简图图元,进一步完善了机构简图图元库；在已有绘制机构运动简图的基础上,完善了提取机构运动简图的功能——可构建三维机构运动简图,使得对复杂机械产品的表达更为生动和直观；建立了与提取三维机构简图相对应的移动副、旋转副、多副构件、固定件等三维机构运动简图图元模块；根据多齿轮副传动系统实现了与此相匹配的齿轮系传动机构展开简图；并且在已有的基础上对机构运动简图图元模块的绘制进行了规范化。本文以三个简单机构为例,对其机构运动简图进行了抽取,从装配信息的读取、识别与匹配、图元的绘制以及测试系统对位置的纠正,到多副构件的识别及剩余旋转副的连接,验证了机构简图抽取系统的可行性和合理性。论述以减速器为实例对其机构运动简图进行展开,验证了系统对齿轮系简图展开的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 机构运动简图绘制系统的特点和发展现状
• 1.1.1 机构运动简图绘制系统的特点
• 1.1.2 简图抽取系统在国内外研究现状
• 1.2 课题研究内容及意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.2.3 研究内容
• 第2章 机构运动简图抽取系统的建立
• 2.1 机构运动简图抽取系统的原理
• 2.2 机构运动简图抽取的技术路线
• 2.3 机构运动简图抽取的关键技术
• 2.3.1 装配体信息的读取技术
• 2.3.2 与数据库的连接技术
• 2.3.3 装配体信息的匹配
• 2.3.4 简图图元类模块的建立
• 2.4 本章小结
• 第3章 平面机构运动简图的抽取
• 3.1 简图图元的分类
• 3.1.1 图元定义及其类型选择
• 3.1.2 图元的分类
• 3.1.3 图元类成员数据设计
• 3.2 机构运动简图图元的识别
• 3.2.1 基本运动副的识别
• 3.2.2 多副杆件运动副的识别
• 3.3 简图图元的建立
• 3.3.1 基本图元的建立
• 3.3.2 扩展图元的建立
• 3.3.3 辅助图元的建立
• 3.4 本章小结
• 第4章 空间机构运动简图抽取研究
• 4.1 空间机构运动简图概述
• 4.2 装配体空间信息的提取
• 4.3 空间坐标与平面坐标之间的相互转化
• 4.3.1 投影变换概述
• 4.3.2 坐标投影变换原理
• 4.3.3 向量投影原理
• 4.4 空间机构运动简图图元的识别及建立
• 4.4.1 空间转动副抽取及简图建立
• 4.4.2 空间移动副抽取及简图建立
• 4.4.3 空间RP杆件识别及简图建立
• 4.4.4 空间RPR杆件识别及简图建立
• 4.4.5 空间RRP杆件识别及简图建立
• 4.4.6 空间RRR杆件识别及简图建立
• 4.4.7 空间PRP杆件识别及简图建立
• 4.4.8 空间PPR杆件识别及简图建立
• 4.5 运动副之间的连接
• 4.5.1 运动副关联关系搜索
• 4.5.2 运动副关联关系在简图绘制中的运用
• 4.6 本章小结
• 第5章 齿轮系装置的简图抽取
• 5.1 多齿轮副机构简图抽取原理
• 5.1.1 齿轮装配信息读取
• 5.1.2 齿轮装配信息分析
• 5.2 齿轮系展开图图元的建立
• 5.2.1 齿轮副图元的建立
• 5.2.2 齿轮轴固定符号图元的建立
• 5.2.3 齿轮和齿轮轴的匹配与连接
• 5.3 齿轮系简图展开实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 机构运动简图抽取实例
• 6.1 实例一
• 6.2 实例二
• 6.3 实例三
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢