裝配公差分析自動化方法

目錄
前言
第1章 幾何約束關(guān)系的自由度分析方法 1
1.1 幾何要素的自由度定義 1
1.1.1 基本幾何要素的傳統(tǒng)自由度定義 1
1.1.2 基本幾何要素的本征方向和本征自由度定義 3
1.1.3 成組要素的本征自由度定義 4
1.2 本征自由度的表示和操作運算 6
1.3 本征自由度與幾何公差的關(guān)系 6
1.4 基本幾何要素約束自由度原理 10
1.4.1 基本幾何要素距離測量方向線和角度測量平面的概念 10
1.4.2 基本幾何要素之間的DMDL和AMP 12
1.4.3 基準要素和目標要素之間的DMDL和AMP情況舉例 14
1.4.4 幾何要素之間的DMDL和AMP的確定方法 15
1.5 基準要素的約束自由度能力計算 17
1.6 本章小結(jié) 19
參考文獻 20
第2章 幾何要素控制點變動模型 21
2.1 公差的數(shù)學(xué)模型 21
2.2 基本幾何要素的控制點 22
2.2.1 幾何要素的理想坐標系 22
2.2.2 實際幾何要素的替代幾何表示 23
2.2.3 基本幾何要素的控制點定義 24
2.2.4 控制點的變動空間與公差帶的關(guān)系 24
2.3 基于幾何要素控制點表示的公差數(shù)學(xué)模型 25
2.3.1 平面要素的CPVM 25
2.3.2 直線要素的CPVM 28
2.3.3 點要素的CPVM 29
2.3.4 圓柱要素的CPVM 30
2.4 基于CPVM和蒙特卡羅模擬的公差分析方法 31
2.4.1 幾何要素的仿真實例生成方法 31
2.4.2 裝配公差分析流程 31
2.4.3 裝配尺寸公差分析實例 32
2.5 本章小結(jié) 34
參考文獻 34
第3章 幾何要素的基準體系及其建立規(guī)則 37
3.1 基準參考框架和模擬基準要素 37
3.2 基準要素的幾何類型 39
3.3 基準坐標系的構(gòu)造元素 43
3.4 構(gòu)造元素與基準幾何的關(guān)系 44
3.5 構(gòu)造元素的確定規(guī)則 45
3.6 建立構(gòu)造元素的遞歸算法及其在基準要素正確性驗證中的應(yīng)用 45
3.6.1 建立構(gòu)造元素的遞歸組合方法 45
3.6.2 基準要素有效性和基準體系完整性驗證規(guī)則 47
3.7 基準坐標系自動建立算法流程 49
3.8 基于CPVM的模擬基準要素的確定方法 50
3.9 基于CPVM的平面基準要素的DFS建立方法 51
3.9.1 平面要素的DFS2的確定方法 52
3.9.2 平面要素的DFS3的確定方法 53
3.10 基于CPVM的圓柱基準要素的DFS建立方法 54
3.10.1 圓柱要素的CPVM 54
3.10.2 圓柱要素的DFS2和DFS3的確定方法 55
3.11 基于CPVM的棱柱基準要素的DFS建立方法 55
3.11.1 棱柱要素的CPVM 55
3.11.2 棱柱要素的DFS2的確定方法 56
3.11.3 棱柱要素的DFS3的確定方法 57
3.12 基于CPVM的模擬基準要素確定方法實例分析 58
3.13 本章小結(jié) 59
參考文獻 60
第4章 幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖及其建立方法 61
4.1 機器模型中幾何要素誤差傳遞關(guān)系 61
4.2 零件裝配位置誤差傳遞關(guān)系模型 62
4.3 零件內(nèi)部幾何要素位置誤差傳遞關(guān)系模型 65
4.4 零件之間誤差傳遞關(guān)系圖建立方法 70
4.4.1 CAD裝配模型中的裝配關(guān)系樹結(jié)構(gòu) 70
4.4.2 零件之間誤差傳遞關(guān)系圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 71
4.4.3 零件之間裝配關(guān)系圖自動建立算法 73
4.5 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖建立方法 73
4.5.1 誤差傳遞關(guān)系圖的基本單元 74
4.5.2 三維尺寸公差標注的隱含信息 75
4.5.3 尺寸標注關(guān)聯(lián)要素的基準-目標關(guān)系確定規(guī)則 76
4.5.4 隱含關(guān)系的判斷規(guī)則 78
4.5.5 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動建立數(shù)據(jù)準備 78
4.5.6 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動建立算法 79
4.6 裝配體幾何誤差傳遞關(guān)系圖的自動建立實例 82
4.6.1 幾何公差標注的基準-目標關(guān)系確定 82
4.6.2 零件之間幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動建立算法實例 83
4.6.3 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動建立算法實例 84
4.7 本章小結(jié) 86
參考文獻 87
第5章 裝配模型的坐標系體系及其自動建立方法 89
5.1 基于坐標變換矩陣的幾何要素位置計算方法 89
5.2 相關(guān)研究介紹 90
5.3 機器裝配模型中的坐標系體系結(jié)構(gòu) 91
5.3.1 零件在機器中位置的定義路徑 91
5.3.2 幾何要素在零件中位置的定義路徑 92
5.4 機器模型中坐標系建立規(guī)則 93
5.4.1 基準參考框架坐標系相對于第一基準要素實際坐標系的坐標變換矩陣 93
5.4.2 幾何要素理想位置坐標系相對于DRF的坐標變換矩陣 96
5.4.3 零件全局坐標系設(shè)置及其相對于CAD模型坐標系的坐標變換矩陣 97
5.4.4 零件全局坐標系相對于定位基準實際坐標系的坐標變換矩陣 97
5.5 目標要素在機器坐標系中位置的確定原理 98
5.6 機床主軸系統(tǒng)誤差分析實例 100
5.6.1 主軸系統(tǒng)誤差傳遞關(guān)系分析 101
5.6.2 主軸系統(tǒng)誤差傳遞關(guān)系模型 103
5.6.3 主軸錐孔位置模擬計算方法 104
5.7 本章小結(jié) 105
參考文獻 106
第6章 基于真實機器模型的裝配位置計算方法 108
6.1 裝配接觸面對的配合形式 108
6.2 貼合接觸情況下的接觸面幾何類型分析 109
6.3 基于替代幾何的裝配接觸位置分步求解算法原理 112
6.4 三平面裝配接觸位置分步求解算法 113
6.4.1 基于替代幾何的裝配位置計算原理 113
6.4.2 面面對齊時第二基準替代平面接觸位置的計算原理 115
6.4.3 面面對齊時裝配零件的轉(zhuǎn)動和平移參數(shù)的計算步驟 116
6.4.4 第三基準替代平面接觸位置的確定 117
6.5 本章小結(jié) 119
參考文獻 119
第7章 公差因子敏感度的自動計算方法 120
7.1 研究現(xiàn)狀 120
7.2 敏感度的基本概念 121
7.2.1 敏感度的數(shù)學(xué)定義 121
7.2.2 工程應(yīng)用軟件對敏感度的定義方式 122
7.2.3 基于控制點變動模型的敏感度數(shù)值計算方法 123
7.3 目標要素在機器坐標系中位置的矩陣表示方法 124
7.4 幾何要素實際坐標系相對于理想坐標系齊次坐標變換矩陣的旋量
參數(shù)表示 125
7.5 雅可比旋量為參數(shù)的測量目標齊次坐標變換矩陣表達式 128
7.6 基于雅可比旋量齊次坐標變換矩陣的敏感度自動計算方法 131
7.7 本章小結(jié) 133
參考文獻 134
第8章 尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計方法 135
8.1 公差相關(guān)要求的尺寸公差和幾何公差設(shè)計存在的問題 135
8.2 裝配作用尺寸的計算方法 137
8.2.1 單一尺寸要素自由裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 137
8.2.2 關(guān)聯(lián)要素基準定向裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 139
8.2.3 關(guān)聯(lián)要素基準定位裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 142
8.3 公差相關(guān)要求的適用條件 146
8.4 應(yīng)用公差相關(guān)要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計方法 148
8.4.1 單個要素保證距離要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計方法 149
8.4.2 成對裝配保證間隙或過盈的幾何尺寸與公差關(guān)聯(lián)設(shè)計方法 152
8.5 尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計案例 153
8.5.1 單個要素保證距離要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計實例 153
8.5.2 成對要素基準定位裝配的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計實例 154
8.6 本章小結(jié) 155
參考文獻 156
第9章 應(yīng)用公差相關(guān)要求的幾何要素檢測檢驗技術(shù) 158
9.1 應(yīng)用公差相關(guān)要求的幾何要素檢測存在的問題及研究現(xiàn)狀 158
9.2 應(yīng)用公差相關(guān)要求的尺寸要素幾何類型 160
9.2.1 應(yīng)用公差相關(guān)要求的目標要素幾何類型和公差帶形狀 160
9.2.2 多個基準應(yīng)用相關(guān)要求情況下的組成形式 163
9.3 兩個基準要素應(yīng)用公差相關(guān)要求情況下的幾何要素檢測方法 165
9.3.1 兩個基準要素應(yīng)用相關(guān)要求的檢驗原理 165
9.3.2 兩個基準應(yīng)用公差相關(guān)要求情況下的擴大公差帶的確定 169
9.4 各種基準組合情況下檢驗公差帶的確定方法 170
9.4.1 圓柱基準和直槽基準對心組合下的目標要素公差帶確定方法 170
9.4.2 圓柱基準和直槽基準不對心組合下的目標要素公差帶確定方法 172
9.4.3 直槽基準和圓柱基準不對心組合下的目標要素公差帶確定方法 174
9.4.4 兩個圓柱基準組合下的目標要素公差帶確定方法 176
9.4.5 兩寬度要素基準組合下的目標要素公差帶確定方法 178
9.5 轉(zhuǎn)移公差計算實例 179
9.6 本章小結(jié) 180
參考文獻 181
第10章 裝配公差分析自動化原型軟件介紹 183
10.1 自動化公差分析軟件的基本介紹 183
10.2 公差分析過程的結(jié)構(gòu)化關(guān)鍵技術(shù) 184
10.2.1 控制點變動模型 184
10.2.2 裝配公差自動分析的坐標系體系 185
10.2.3 基于替代幾何的裝配接觸位置計算方法 187
10.2.4 機器誤差傳遞關(guān)系模型及其建模方法 188
10.3 裝配公差分析自動化方法的算法流程 189
10.3.1 公差分析原型軟件SwTol介紹 189
10.3.2 原型軟件進一步開發(fā)設(shè)想 191
10.4 本章小結(jié) 192
參考文獻 192