面向复杂产品的数字样机技术的研究及实践

摘要

进入二十一世纪以来,随着以计算机信息技术为基础的高新技术的迅猛发展,传统的制造业已经进入了一个新的发展领域。数字样机技术作为现代化的产品设计方法,已经越来越广泛地在制造业领域得到了应用。在利用数字样机技术进行产品开发的过程中,面向装配的CAD建模技术是重要的实现手段。本文介绍了复杂产品数字样机的概念和意义,并针对复杂产品数字样机的开发特点,对其数字样机建模理论、方法和分析评价技术进行了深入研究。对面向装配的设计的原理和方法进行了研究。阐述了面向装配的设计方法的运行模式和体系结构;详细探讨了装配建模的主要内容,分析了装配模型的装配关系、装配层次关系以及装配约束,对装配模型的信息组成进行了介绍。提出了自下向上的装配建模方法、自顶向下的装配建模方法和基于WAVE的装配设计方法。分析了面向数字样机装配建模的特点,分析了高级装配技术中引用集和组件过滤器的作用。通过对覆盖件造型特点的分析,以装配建模理论为基础,针对覆盖件产品的开发特点,对面向装配的CAD建模技术进行了深入研究。对覆盖件产品的装配模型进行了描述;提出了覆盖件装配建模的一般流程;详细研究了覆盖件的CAD装配建模技术。解决了三维建模时异构设计平台的数据传递问题。以基于设计流程的空间分析(拆装、干涉及运动分析等)评价技术为基础,解决了产品装配体的动静态干涉和拆装分析等问题。分析了构件的运动位置变化与矩阵变化的关系,总结了机构运动方案的创建编辑过程、运动分析的特性参数与预设置方法,从而总结出了一种机构运动分析和优化的设计流程结合某摩托车集团实施数字样机技术自主开发新款摩托车的项目,运用相关建模理论方法建立了四轮摩托车数字样机(ATV)模型并运用运动分析技术对数字样机进行了分析与评价。在该项目中,通过理论联系实际,在工程实践中验证了本文的研究内容和研究方法。