基于虚拟现实的公差产品建模技术研究

论文摘要

基于虚拟现实的虚拟装配技术为产品的装配问题提供了低成本的快速手段,而公差信息又是CAD/CAM信息集成中的关键技术,如何将二者有机集成是一个崭新课题。本文在分析总结国内外最新理论成果的基础上,为虚拟装配系统建立了一个公差产品模型,与一般的虚拟装配模型相比提高了模型的拟实性,进一步增强了虚拟装配的工程实用性。本文建立了基于虚拟现实的公差产品层次模型,基本数据采用数据库进行存储与管理,并开发了模型转换接口软件,基本数据可以自动提取,不需要用户的干预。实现了虚拟现实中零件几何模型的构建方法,以及装配信息、尺寸信息和公差信息的提取方法。开发了基于虚拟现实的公差产品建模系统,并结合实例探讨了公差信息的应用。机械零件的加工误差具有一定的随机性,按照不同的加工条件满足不同的分布规律。本文改进了特定分布随机数的生成方法,并将其应用于机械零件加工误差的随机生成,最后通过实验对该方法进行了验证。该方法适用性广,运算效率较高,适于任意分布且概率密度函数已知的加工误差的随机生成。配合特征矩阵可以用来表示装配约束,本文完善了这一方法,使得配合特征矩阵可以表示沿任意轴线的约束。分析了Pro/Engineer中常用的几种装配约束,并给出了其配合特征矩阵。详细分析了装配约束的获取与加载方法,同时重新定义了鼠标传感器和空间球传感器的刷新函数,从而完成了基于虚拟现实的装配过程的控制与仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 虚拟装配研究现状
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 公差信息建模技术研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 基于虚拟现实的公差产品建模系统
• 2.1 基于虚拟现实的公差产品建模系统功能结构
• 2.2 基于虚拟现实的公差产品建模系统技术方案
• 2.2.1 软件环境选择
• 2.2.2 硬件系统
• 2.3 基于虚拟现实的公差产品层次模型及其数据管理
• 2.3.1 虚拟现实中零件的几何模型构建
• 2.3.2 装配信息的提取
• 2.3.3 尺寸与尺寸公差信息的提取
• 2.3.4 形位公差信息的提取
• 2.4 本章小结
• 第3章 机械零件加工误差的生成
• 3.1 机械零件的加工误差
• 3.2 加工误差的生成方法
• 3.3 特定分布伪随机数的生成
• 3.4 特定分布伪随机数的检验
• 3.4.1 正态分布伪随机数的检验
• 3.4.2 贝塔分布伪随机数的检验
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于虚拟现实的装拆过程控制与仿真
• 4.1 装配约束的表达
• 4.2 配合特征的获取
• 4.3 装配约束的分类
• 4.3.1 匹配和匹配偏移
• 4.3.2 对齐和对齐偏移
• 4.4 元件节点的构建
• 4.5 装配约束的加载
• 4.6 传感器的驱动
• 4.6.1 鼠标传感器
• 4.6.2 SpaceBall 5000 传感器
• 4.7 本章小结
• 第5章 建模实例及公差信息的应用
• 5.1 一级直齿圆柱齿轮减速器的公差产品模型
• 5.2 公差信息的应用
• 5.2.1 公差信息的可视化表达
• 5.2.2 装配阻力的计算与表达
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历