复杂尺寸链分析计算理论及应用

摘要

尺寸链计算在公差技术中发挥着非常重要的作用，特别是在军工系统中，尺寸链分析计算显得尤为关键。许多武器装备本来就是高精尖产品，如果要进一步提升其性能、威力就必然要提高系统的精确度和可靠性，这些对设计和加工特别是装配都提出了更高的要求。不少兵器在设计和生产定型时都需要进行成套的尺寸链计算，以便对零件的可装配性进行检验，保证系统的精度要求。因此，根据产品技术要求，利用尺寸链进行计算，经济合理的决定零部件的尺寸公差、模拟装配过程，可以提高产品样图的设计水平，保证加工精度，提高产品质量，并使产品获得最佳的技术水平和经济效益。然而，在尺寸链计算过程中有几个自今都没有解决的问题，成为长期困扰设计人员的技术难题。 本文针对尺寸链计算中需要解决的几个关键技术，提出了复杂尺寸链计算的系统方法，就尺寸链图自动搜索、尺寸链方程自动生成、功能方程的计算机求解等问题进行了深入的研究。并利用CAD软件的ActiveX技术和专业计算软件Mathematica提供的动态连接库技术完成了计算机辅助尺寸链计算软件的构造，开发的软件已成功应用于设计过程中。 本文主要完成了以下工作：(1)通过分析尺寸链计算过程中所必须解决的几项关键技术，提出了复杂尺寸链计算的系统方法。 (2)提出了了异形异构尺寸链的概念，以及基于深度优先算法的二维装配尺寸链搜索方法。 (3)借助自由度建模方法计算尺寸链图的自由度，检查尺寸链图的准确性，并利用矢量推算法在CAD环境下直接从尺寸链图生成尺寸链方程。 (4)针对尺寸链方程的计算机求解特点，提出了冗余方程的判断及删除准则、组成环增减性判断优化值法、未知数自动赋初值、方程组顺序求解等算法，大大提高了计算的成功率和软件的健壮性。 (5)结合实际应用，详细地介绍了计算机辅助尺寸链计算软件的使用过程。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1尺寸链分析技术及其意义

1.1.1概述

1.1.2二维尺寸链及其尺寸链议程的建立

1.1.3尺寸链的分析方法

1.1.4尺寸链分析的重要意义

1.2计算机辅助尺寸链分析技术的现状及其存在的问题

1.3计算机辅助尺寸链分析计算中的几项关键技术

1.4课题来源及其意义

1.5论文的组织结构

1.6本章小结

2复杂尺寸链分析计算的系统方法

2.1引言

2.2尺寸链分析计算的整体思路

2.3 TW-CADC软件的总体结构及流程

2.3.1软件的总体结构

2.3.2 CAD的ActiveX技术

2.3.3 Mathematica软件的动态连接库技术及其核心算法

2.3.4软件的程序流程

2.4本章小结

3人机交互从装配图生成尺寸链图

3.1引言

3.2从装配图搜索尺寸链图的基本思路

3.2.1异形与异构尺寸链

3.2.2尺寸链自动搜索的原理及实现过程

3.2.3辅助尺寸添加法则及尺寸链图生成规则

3.3基于深度优先搜索算法的尺寸链封闭回路搜索

3.3.1数据存储结构及搜索链表结构

3.3.2尺寸链封闭回路搜索

3.4本章小结

4二维装配尺寸链方程的自动生成

4.1引言

4.2尺寸链的自由度检验

4.2.1尺寸链的自由度约束

4.2.2尺寸链图的自由度建模

4.3 CAD环境下尺寸链方程组自动生成算法

4.3.1尺寸矢量推算法

4.3.2装配图拆分尺寸链图信息存储数据结构

4.3.3尺寸链方程推算过程

4.4本章小结

5尺寸链功能方程的计算机求解

5.1引言

5.2基于Mathematica的尺寸链功能方程计算关键技术

5.2.1功能方程中冗余方程的剔除

5.2.2功能方程顺序分解求解法

5.3未知数自动赋初值

5.4组成环增减性判断优化值法及求偏导数法

5.5本章小结

6计算机开发及应用实例

6.1引言

6.2系统设置及特点介绍

6.2.1软件系统环境设置

6.2.2 TW-CADC软件的特点

6.3应用实例

6.4本章小结

7结论与展望

7.1本文取得的主要成果

7.2尺寸链软件未来的改进方向

致谢

参考文献

附录：手工计算与计算机计算结果比较

验收结论