一种新的尺寸链计算机辅助分析、解算方法的研究
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摘要
本文介绍了一种新的尺寸链计算机辅助分析、解算方法，以及应用该新方法建立起来的一套应用软件系统和目前尺寸链计算机辅助分析、解算的研究现状与发展趋势，详细地论述了如何运用该新方法确立二维平面尺寸链计算机辅助分析、解算软件系统的模型、数据结构、模块分工以及具体软件功能实现等。
鉴于这类系统在各大中小型企业的广泛应用与相对滞后的研究水平，本文提出了三种新的能切实地解决目前尺寸链计算机辅助分析解算中存在的各种难题的设计方案，第一种方案将尺寸链中各组成环能取的极值组合起来，自动列方程组，求解每个组合情况下的封闭环尺寸，最后比较这些结果，得出封闭环的最大最小值；第二种方案将尺寸链各组成环向预先设定好的两个方向投影，之后再分析各尺寸环投影分量的增减性，并且提供了组成环两个方向上的投影分量增减性不一的复杂情况下的解决办法，综合组成环各投影分量的增减性，然后自动列出方程组，最后根据各组成环的投影分量以及所列的方程组来确定尺寸链封闭环的尺寸；第三种方案以蒙特卡洛法为原理，在尺寸链各组成环的取值范围内使用计算机产生大量随机数，模拟实际大批量生产中的零件尺寸分布情况，以更经济更合理的方式分析、计算封闭环尺寸。
并且本文还使用了众多尺寸链分析计算实例来验证使用这三种方案设计的计算机辅助尺寸链分析解算软件的正确性、实用性和可靠性。同时本文还将该新方法推广应用到三维空间尺寸链的计算机辅助分析和解算上，对计算机辅助三维空间尺寸链的分析、解算工作进行了初步的理论尝试和可行性研究，而且通过对具体实例的分析和解算，加以论证。
This paper introduces a new method of computer-aided analysis and calculation about dimension-chain, the new soft system of computer-aided analysis and calculation about dimension-chain based on this method, and current research of this soft system. It is discussed in detail how to establish the data structure, model and principle of the new soft system of computer-aided analysis and calculation about planar dimension-chain.
Because of its extensive application and underdeveloped research level in all kinds of enterprises, this paper establishes three kinds of solutions to various difficulties about analyzing and calculating dimension-chain using computer. The first one: fitting together ultimate values of every dimensions in one dimension-chain one by one, educing many equations by itself, calculating results, and comparing these results of close dimension to find maximal and minimal values. The second one: projecting all dimensions on two preestablished axis, then providing the solutions to analyze whether every projected dimensions is increscent or decreasing, and synthesize the effect of every projected dimensions to close dimension, educing many equations by itself, at last calculating the result of close dimension. The third one: according to Monte Carlo analysis, getting every dimensions' values from every dimensions' tolerances at random time after time, simulating the actual circumstances of mass production using these
dimensions, and calculating reasonable results of close dimension economically.
And for the validity, practicability and dependability of this soft system, this paper uses many instances to validate three kinds of solutions. In this paper, the new method is used to solve the problems of computer-aided analysis and calculation about special dimension-chain, and this paper does some jobs about validating feasibility and primary theoretic argumentation studying on the principle and model of computer-aided analysis and calculation about special dimension-chain by instances.
鉴于这类系统在各大中小型企业的广泛应用与相对滞后的研究水平，本文提出了三种新的能切实地解决目前尺寸链计算机辅助分析解算中存在的各种难题的设计方案，第一种方案将尺寸链中各组成环能取的极值组合起来，自动列方程组，求解每个组合情况下的封闭环尺寸，最后比较这些结果，得出封闭环的最大最小值；第二种方案将尺寸链各组成环向预先设定好的两个方向投影，之后再分析各尺寸环投影分量的增减性，并且提供了组成环两个方向上的投影分量增减性不一的复杂情况下的解决办法，综合组成环各投影分量的增减性，然后自动列出方程组，最后根据各组成环的投影分量以及所列的方程组来确定尺寸链封闭环的尺寸；第三种方案以蒙特卡洛法为原理，在尺寸链各组成环的取值范围内使用计算机产生大量随机数，模拟实际大批量生产中的零件尺寸分布情况，以更经济更合理的方式分析、计算封闭环尺寸。
并且本文还使用了众多尺寸链分析计算实例来验证使用这三种方案设计的计算机辅助尺寸链分析解算软件的正确性、实用性和可靠性。同时本文还将该新方法推广应用到三维空间尺寸链的计算机辅助分析和解算上，对计算机辅助三维空间尺寸链的分析、解算工作进行了初步的理论尝试和可行性研究，而且通过对具体实例的分析和解算，加以论证。
This paper introduces a new method of computer-aided analysis and calculation about dimension-chain, the new soft system of computer-aided analysis and calculation about dimension-chain based on this method, and current research of this soft system. It is discussed in detail how to establish the data structure, model and principle of the new soft system of computer-aided analysis and calculation about planar dimension-chain.
Because of its extensive application and underdeveloped research level in all kinds of enterprises, this paper establishes three kinds of solutions to various difficulties about analyzing and calculating dimension-chain using computer. The first one: fitting together ultimate values of every dimensions in one dimension-chain one by one, educing many equations by itself, calculating results, and comparing these results of close dimension to find maximal and minimal values. The second one: projecting all dimensions on two preestablished axis, then providing the solutions to analyze whether every projected dimensions is increscent or decreasing, and synthesize the effect of every projected dimensions to close dimension, educing many equations by itself, at last calculating the result of close dimension. The third one: according to Monte Carlo analysis, getting every dimensions' values from every dimensions' tolerances at random time after time, simulating the actual circumstances of mass production using these
dimensions, and calculating reasonable results of close dimension economically.
And for the validity, practicability and dependability of this soft system, this paper uses many instances to validate three kinds of solutions. In this paper, the new method is used to solve the problems of computer-aided analysis and calculation about special dimension-chain, and this paper does some jobs about validating feasibility and primary theoretic argumentation studying on the principle and model of computer-aided analysis and calculation about special dimension-chain by instances.
引文
1 张荣瑞．尺寸链原理及其应用．第1版．北京：机械工业出版社．1986．
2 刘之生．尺寸链理论及应用．第1版．北京：兵器工业出版社．1990．
3 张政寿．二维尺寸链理论及计算．第1版．北京：国防工业出版社，1988．
4 宾鸿赞，曾庆福．机械制造工艺学．第1版．北京：机械工艺出版社．1990．
5 丁华荣．工艺尺寸跟踪图解法．北京：北京科学技术出版社．1984．
6 王世伟．计算机辅助平面尺寸链求解系统．华北工学院说硕士论文．1996．
7 周宛莹．计算机辅助装配尺寸链分析与计算．西南交通大学硕士论文．1991．
8 张宜磊．面向功能的公差理论模型．机械工艺师．2002(12)：40-41．
9 郭惠听．平面尺寸链的全微分解法及其应用．机械工艺师．1992(12)：7-10．
10 王洋，王春河，高峰等．基于特征的装配尺寸链自动生成及分析的研究．计算机辅助设计及图形学学报．1998 10(2)：138-144．
1l 闫艳，宁汝新．并行工程中的公差设计研究与开发．计算机集成制造系统．2000 6(5)：43-47．
12 黄礼伟．形位公差间的关系及取代应用(上)．机械工艺师．2000(3)：31-32．
13 黄礼伟．形位公差间的关系及取代应用(下)．机械工艺师．2000(4)：27-28．
14 郑华林，吴胜萍．CAPP系统中工艺尺寸计算的研究．制造技术与机床．1995(1)：27-29．
15 吴迎学．计算机解算工艺尺寸链的新方法．中国机械工程．1994 5(3)：50-52．
16 严蔚敏，吴伟民．数据结构(C语言版)．第1版．北京：清华大学出版社．1997．
17 张翔等．C语言函数大全．第1版．北京：电子工业出版社．2002．
18 尹彦芝．C语言常用算法与子程序．第1版．北京：清华大学出版社．1991．
19 钱能．C++程序设计教程．第1版．北京：清华大学出版社．1999．
19 Michael J.Young．Visual C++ 6从入门到精通．第1版．北京：电子工业出版社．1999．
20 刘金龙等．Visual C++ 6.0类库参考详解．第1版．北京：清华大学出版社．1999．
21 朱有芹等．新编Windows API参考大全．第1版．北京：电子工业出版社．2000．
22 Shivakumar Raman, Kaushal Panchal Computer Aided Tolerance Assignment. Computers ind. Engng. 1991 21(4): 67-71,.
2 刘之生．尺寸链理论及应用．第1版．北京：兵器工业出版社．1990．
3 张政寿．二维尺寸链理论及计算．第1版．北京：国防工业出版社，1988．
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10 王洋，王春河，高峰等．基于特征的装配尺寸链自动生成及分析的研究．计算机辅助设计及图形学学报．1998 10(2)：138-144．
1l 闫艳，宁汝新．并行工程中的公差设计研究与开发．计算机集成制造系统．2000 6(5)：43-47．
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13 黄礼伟．形位公差间的关系及取代应用(下)．机械工艺师．2000(4)：27-28．
14 郑华林，吴胜萍．CAPP系统中工艺尺寸计算的研究．制造技术与机床．1995(1)：27-29．
15 吴迎学．计算机解算工艺尺寸链的新方法．中国机械工程．1994 5(3)：50-52．
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17 张翔等．C语言函数大全．第1版．北京：电子工业出版社．2002．
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21 朱有芹等．新编Windows API参考大全．第1版．北京：电子工业出版社．2000．
22 Shivakumar Raman, Kaushal Panchal Computer Aided Tolerance Assignment. Computers ind. Engng. 1991 21(4): 67-71,.