面向变异设计的零件结构分割与再生技术研究及应用

摘要

随着市场竞争的激烈和客户需求的多样化，产品复杂程度和更新换代的速度明显加快，这就要求制造型企业能够更加高效、低成本地实现产品的设计，而传统基于个人经验的设计方法越来越难以满足多变的市场要求。变异设计是通过变异原有结构模型，实现产品结构创新的一种快速有效的方法，对于提高零件设计效率具有重要的意义。本文研究了基于面的零件结构分割技术、面向零件结构变异的需求获取与自动导航技术、面向变异设计的零件结构再生技术，并结合企业实际需求，开发了零件结构变异功能模块，针对电梯系统进行了验证。
　　第一章介绍了产品变异设计和零件结构变异的重要性，并阐述国内外在设计重用技术、产品变异设计技术、零件结构变异设计领域的研究现状。针对现有技术方法的不足，提出了面向变异设计的零件结构分割与再生技术，进一步阐述了本文的研究内容和意义，介绍了本文的组织框架。
　　第二章研究了基于面的零件结构分割技术。介绍零件的B-rep模型，基于B-rep的面单元模型，通过提取零件模型面单元信息，构建零件的面信息矩阵和面关系矩阵。通过对面关系矩阵预处理、平移等操作，实现对面单元的整合重组，最终实现零件模型分割成细分单元，实现变异细分单元的分离。
　　第三章介绍变异需求的获取和零件结构变异的自动导航技术。通过对客户变异需求分析获取个性化的变异需求;针对变异细分单元的变异方案，提出面向变异细分单元的自动导航技术，定义了自动导航技术规则，给出其触发事件，实现细分单元变异过程的自动导航。总结变异导航过程中两种变异传递方法:纵向传递导航、横向传递导航;并给出两种传递导航具体实现方法。
　　第四章研究了零件结构再生技术，总结两个细分单元之间的搭接方法:平移搭接和旋转搭接。计算其融合再生的自由度，确定了融合的层次约束模型。提出搭接链的概念，通过对搭接链顺序的搜寻查找，实现了变异细分单元的顺序拓扑搭接，完成零件结构的拓扑再生。统一规范的再生方式，提高了零件结构变异的效率。
　　第五章实际开发了零件设计资源管理模块和零件结构变异技术管理模块，对相关功能模块进行详细介绍，并将该模块应用到电梯产品的开发设计中，验证了该理论方法的可行性。
　　第六章总结本文研究的成果，指其出创新点，并概括文中理论方法的优点和不足，进一步展望今后努力的方向。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 产品设计重用技术

1．2．2 产品变异设计技术

1．2．3 零件结构变异设计技术

1．3 本文研究目的和意义

1．4 本文研究内容及组织结构

1．5 本章小结

2 基于面的零件结构分割技术

2．1 引言

2．2 基于面的零件模型分割

2．2．1 零件的B-rep模型

2．2．2 零件面信息矩阵的构建

2．2．3 零件面关系矩阵的构建

2．3 变异细分单元的重组

2．4 基于面的结构分割和重组举例

2．4 本章小结

3 面向零件结构变异的需求获取与自动导航技术

3．1 引言

3．2 基于需求的零件结构变异总体过程

3．3 面向客户的变异需求提取

3．4 变异细分单元的自动导航技术

3．4．1 导航规则描述

3．4．2 变异细分单元传递导航

3．5 本章小结

4 面向变异设计的零件结构再生技术

4．1 引言

4．2 细分单元间的搭接技术

4．2．1 参照单元三维归一化变换

4．2．2 添加单元的映射移动

4．2．3 细分单元搭接举例

4．3 零件设计结构再生层次约束模型

4．3．1 再生约束模型

4．3．2 约束自由度的计算

4．4 变异细分单元搭接模型

4．5 本章小结

5 零件结构变异设计的实例应用

5．1 引言

5．2 系统开发环境和功能介绍

5．2．1 系统开发环境

5．2．2 系统实施方案

5．3 系统主要功能模块

5．3．1 结构设计资源建模

5．3．2 零件设计资源获取技术

5．3．3 零件设计变异技术

5．4 零件结构变异实例

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简历