大型碟阀关键设计技术研究

论文摘要

动态多变与全球范围的市场竞争使得传统的产品设计方法已经过时。过去传统的设计模式是根据产品的功能、结构、生产工艺等重复进行设计、试制样机,然后对样机进行试验和评价。如果对试验结果不满意,再变更设计,重新试制样机,直到满意为止。这种设计方法一般时间较长,成本较高。 本文综合大规模定制生产模式（Mass Customization,MC）和虚拟设计技术（Virtual design）,针对碟阀产品设计提出一种设计生产模式。在设计的初期应用产品平台理论进行概念设计,建立产品平台与产品族;在具体设计中应用虚拟设计技术,对产品进行虚拟造型设计和虚拟装配设计,生成虚拟样机,并对虚拟样机进行有限元分析,对模型进行评估和优化。虚拟设计创建产品数字模型,并在生产出产品之前就在数字状态下对虚拟的产品的功能进行产品结构分析和评价,可显著降低设计成本,提高市场竞争力。本文主要在以下方面进行了理论和实践上的研究。 研究面向大规模定制的产品平台与产品族设计理论,将产品平台设计方法总结为两大类:自底向上法（Bottom-up approach）和自顶向下法（Top-bottom approach）,提出一种自底向上的产品平台设计方法,并且将其应用于碟阀产品。 分析当前产品虚拟设计技术的发展趋势,探讨了虚拟设计原型信息模型的生成过程和虚拟装配设计的意义及关键技术,重点讨论了基于特征的虚拟原型概念设计描述模型的特征定义与建模方法。并且在简单PC机的虚拟设计系统中对碟阀进行了虚拟设计和虚拟装配。 CAE是虚拟设计中重要的一部分。对有限元作了一个总体介绍,简要地叙述了ANSYS软件的主要技术特点和各个部分构成以及其主要的分析功能。利用ANSYS软件强大的CAE功能进行碟阀的有限元分析,从而可以对碟阀的尺寸和结构进行优化。在虚拟设计中设计的虚拟原型可以用于有限元分析,使整个过程步骤大大简化,提高了工作效率,缩短了产品的设计周期。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 大规模定制
• 1-2-1 大规模定制的基本思想及特点
• 1-2-2 大规模定制的分类
• 1-2-3 面向大规模定制生产的产品平台与产品族设计方法
• §1-3 虚拟现实技术概述
• 1-3-1 虚拟现实技术的概念和特征
• 1-3-2 虚拟技术的发展与应用
• 1-3-2 虚拟技术在国内外研究的现状
• §1-4 本课题研究内容及意义
• 1-4-1 本课题的研究内容
• 1-4-2 课题的意义
• 1-4-3 课题的来源
• 第二章 面向大规模定制的产品平台与产品族设计理论
• §2-1 引言
• §2-2 产品平台与产品族设计理论的优点、风险性及适用条件
• 2-2-1 产品平台与产品族设计理论的优点
• 2-2-2 产品平台与产品族设计理论的风险性
• 2-2-3 产品平台与产品族设计理论的适用条件
• §2-3 产品平台与产品族的设计过程
• 2-3-1 产品平台的设计
• 2-3-2 一种新的自底向上产品平台设计过程
• 第三章 产品平台及产品族设计理论在碟阀中的应用
• §3-1 引言
• §3-2 蝶阀平台设计
• 3-2-1 蝶阀平台设计
• 3-2-2 结论
• 第四章 碟阀的虚拟设计
• §4-1 虚拟设计概述
• 4-1-1 概述
• 4-1-2 虚拟设计的过程
• §4-2 虚拟设计中的建模技术
• 4-2-1 概述
• 4-2-2 几何建模
• 4-2-3 几何建模主要方法
• 4-2-4 基于特征的参数化建模
• §4-3 虚拟装配
• 4-3-1 虚拟装配设计的意义
• 4-3-2 面向虚拟装配的产品层次信息表达
• 4-3-3 虚拟装配设计的过程
• §4-4 碟阀的虚拟设计
• 4-4-1 碟阀虚拟设计的建模
• 4-4-2 碟阀的虚拟装配设计
• 4-4-3 本章小结
• 第五章 碟阀的有限元分析
• §5-1 有限元法发展和应用
• §5-2 有限元法简介
• 5-2-1 有限元法的基本概念及原理
• 5-2-2 有限元法的一般程序结构
• 5-2-3 运用有限元法解决实际问题的特点
• §5-3 有限元分析软件ANSYS
• 5-4-1 商用软件概况
• 5-4-2 ANSYS软件简介
• §5-4 有限元法结构静力学分析
• 5-3-1 建立模型
• 5-3-2 施加载荷并求解
• 5-3-3 检查结果
• §5-5 碟阀的有限元分析
• 5-5-1 碟阀的实体建模及网格划分
• 5-5-2 加载及求解
• 5-5-3 后处理
• 5-5-4 结论
• 第六章 结论
• §6-1 结论
• §6-2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研结果