摘要
轴系零件是机械产品中的通用零件,应用较为广泛。而零件的装配质量又对产品性能有直接影响。目前的通用CAD软件在轴系零件的专业化设计及装配方面,尤其是在轴系结构的合理性判断方面,进行的研究较少。本文采用了MDT6.0(Mechanical Desktop)作为开发平台,采用MCAD VBA作为二次开发工具,对MDT6.0进行了二次开发,来实现对轴类零件的参数化三维实体造型、轴系零件的虚拟装配以及轴系结构的合理性判断等功能。
本文采用面向对象的设计思想和模块化思想,将整个系统分为三大模块:零件三维实体造型模块、虚拟装配模块、装配结构合理性判断模块及错误修改模块。系统对轴系零件结构进行抽象,设定了轴系单元基本体素等,通过特征拼合实现了零件的特征造型。并将各类零件抽象成零件类,如轴类、轴承类等,通过类的封装及继承性,便于后续模块进行信息提取和判断。系统通过人机交互来实现轴系零件的参数化设计。
在进行虚拟装配的研究中,通过定义插入约束、贴合约束等装配约束来保证轴系零件间的装配定位。通过定义装配模型数据库,来方便以后合理性判断中对装配数据的提取。
本文还通过定义知识规则建立专家系统知识库,在归纳总结轴系结构中常见错误的基础上,运用规则推理方法提取零件及装配信息,对轴系结构的细节方面进行分析、判断,并输出结果。由此来判断轴系结构是否合理,若不合理,对零件或装配信息进行修改,使设计达到合理要求。
Shafting parts are widely used in mechanical products. In the course of designing products, the quality of parts’ assemblies is very important. Current CAD software is not enough in the professional design of shafting parts and their assembly, especially in the rationality of shafting assembly structure. In this paper, based on MDT6.0, using MDT VBA as developing tool, the functions of parameterization modeling of shafting parts, virtual assembly of shafting parts and the rationality judgement of assembly structure are realized.
Focusing on the Object-Oriented theory and modularization theory, this thesis devided the system into three modules: shafting parts’ 3D geometric modeling module, virtual assembly module, assembly rationality analysis and error-modified module. Through abstracting the structure of shafting parts, the system defines basic graphic units and realizes the characteristic modeling of shafting parts through Boolean operations on graph units. Based on Object-Oriented technique, shafting parts are divided into several kinds of classes, such as shaft segment class, standardized-part class etc. Because of the encapsulation and succession characters of class, the above method is of advantage to the pick-up of information. Parameterization design of shafting parts is realized by the interaction between human and computer.
In the study of the virtual assembly module, the parts’ orientations are determined by defining assembly constraints, such as insert, mate etc. And the foundation of assembly modeling database give facilities for the information’s pick-up in the rationality analysis.
The concept of “knowledge” is introduced into the assembly rationality analysis module. Based on the summarization of shafting structure’s familiar mistakes, a knowledge database is established using the describing method of Post. Through setting rules in the knowledge database, the rationality analysis of shafting structure can be completed. If there are mistakes in the shafting assembly structure, the design of shafting parts and assembly constraints can be modified to make the whole design right.
引文
张志佳,基于三维造型的齿轮CAD系统的研究与开发,东北大学硕士论文,2002
王欢,计算机虚拟齿轮减速器造型与装配系统,东北大学硕士论文,2002
荣涵锐 荣毅虹,AutoCAD三维图形在机械设计中的应用,哈尔滨工业大学出版社,1999
邵树立,一种基于MDT平台的齿轮虚拟制造系统的实现方案,东北大学硕士论文,2000
王峰 俞新陆,基于MDT的三维零件CAD库管理系统,机械设计与制造,1999 No.2:10~12
胡迪青 胡军军 胡于进等,支持面向装配和面向拆卸设计的CAD系统,中国机械工程,2000,Vol.11 No.9: 1001~1006
杨锟 刘继红,面向虚拟装配的装配建模技术,机械科学与技术,2001,Vol.20 No.2: 305~308
李东浩等,参数化设计中图形信息的前置处理技术,计算机辅助工程,2000, No.3:54~58
邹蓝,面向对象的虚拟装配设计系统研究,西安交通大学硕士论文,2002
Yuan-Jye Tseng, A modular modeling approach by integrating feature recognition and feature-based design, COMPUTERS IN INDUSTRY, 1999,No.39: 113~125
陈璐 蒋丹东 蔡建国,可拆卸设计中的面向对象建模技术研究,中国机械工程,2000,Vol.11 No.9: 987~990
江思敏 刘向锋等,基于配合特征的配合零件链自动生成,机械设计,2000,No.11:28~30
范文慧 谭建荣等,基于图形单元技术的轴类零件的设计,机械设计,1998,No.5:14~16
杜淑幸 琚柏青等,实现基于产品设计的图形库管理系统,机械设计,2000,No.9:32~34
尹文生 吴明华 周济,支持概念设计的装配模型基本数据结构研究,计算机应用研究,1998,No.1:25~28
施进发 游理华 梁锡昌,机械模块学,重庆:重庆出版社,1997.75~121
童时中,模块化原理设计方法及应用,北京:中国标准出版社,2000:67~81
Luiz S. Homem de Mello, Sukhan Lee, Computer-aided Mechanical Assembly Planning, Kluwer Academic Publishers, 1991
樊炳辉 李云江,MDT—三维参数化特征造型机械CAD,北京:清华大学出版社,1999
李晗,MDT6.0实体建模范例教程,北京:北京大学出版社,2003
姜立军 刘冬洁,最新MDT4.0应用培训教程,北京:中国民航出版社,
Lee Kunwoo, Gossard D C, CAD, 1985, 17(1): 15~19
Delchambre A, Computer-aided Assembly Planning, Chapman& Hall, London, 1992
Wesley M A, Lozano-perez T, Lieberman L I, et.al, A geometric modeling system for automated mechanical assembly, IBM Res Dev, 1980, 24(1): 64~74
Rocheleau D N, Lee Kunwoo, CAD, 1987, 19(2): 65~72
黎华 欧琮英,面向对象的柔性约束关系几何系统的建模研究及实现,大连理工大学学报,2000(1):16~19
裘向军,MDT环境下箱体类零件CAD/CAPP集成技术的研究与开发,天津大学硕士论文,1998
刘嘉敏,机械装配图建模方法及应用研究,重庆大学硕士论文,1998
陈定方 罗亚波,虚拟设计,北京:机械工业出版社,2002
詹沛 白跃伟 陈卓宁,基于装配草图的轴类零件自动化设计技术的研究,2000 Vol.19 No.3: 365~367
周军龙,陈立平,周济 基于零件库的装配图自动生成,计算机辅助设计与图形学学报,2001 Vol.13,No.7: 655~659
姜华 周济等,机械设计过程与装配建模,机械设计,1996 No.8:21~24
洪熙伟,基于装配关系的产品建模系统研究,上海交通大学硕士论文,1997
黄作英,装配建模与信息集成,中国纺织大学硕士论文,1999
卢开澄 卢华明,图论及其应用(第二版),北京:清华大学出版社,1995
严蔚敏 吴伟民,数据结构(第二版),清华大学出版社,1992
高举红,面向用户基于特征的棱柱类零件CAPP系统建模技术的研究,天津大学硕士论文,1996
郭跃栋,基于机器人装配的DFA系统中装配建模技术的研究,天津大学硕士论文,1998
祝国旺等,回转类零件特征模型的建立及CAD/CAM集成,中国机械工程,1993, No.4:48~52
崔正昀,机械设计基础,天津:天津大学出版社,2000
吴慧中 陈定方 万耀青,机械设计专家系统研究与实践,北京:中国铁道出版社,1994
成大先,机械设计图册(第六卷),北京:化学工业出版社,2000
吴宗泽,机械设计禁忌500例,北京:机械工业出版社,2000
陈永亮 徐燕申 高举红,基于MDT API箱体零件加工特征识别和工艺知识表达,组合机床与自动化加工技术,1999 No.9: 29~32
高泽远 姚玉泉 李林贵,机械设计,沈阳:东北大学出版社,1994
曹文君,知识库系统原理及其应用,上海:复旦大学出版社,1995
李建堂,机械设计专家系统的技术研究,西南交通大学硕士论文,1993
胡元定,机械设计专家系统的研究与开发,东南大学硕士论文,1996
Ton G. de Kok, Jeremy W.C.H. Visschers Analysis of assembly systems with service level constraints, International Journal of Production Economics, 1999, (59): 313~326
Ashok Kumar, Sheldon H. Jacobson, Edward C. Sewell Computational analysis of a flexible assembly system design Problem, European Journal of Operational Research 2000, (123): 453~472
Wynne Hsu, Jerry Y H Fuh and Yunfeng Zhang, Synthesis of design concepts from a design for assembly perspective, Computer Integrated Manufacturing System, 1998 Vol.11 No.1-2: 1~13
张涛,基于图形用户界面的机械设计专家系统工具的研究,北京工业大学硕士论文,1998
王世杰 张剑 周健,以数据文件为载体的知识表达与推理技术研究,计算机辅助工程,1999,No.1:14~18
Ping Yi Chao, Tsung Te Chen, Analysis of assembly through product configuration, Computers in Industry 2001,(44): 189~203
W.E.Wilhelm, Pradip Som, Analysis of a single-stage, single-product, stochastic, MRP-controlled assembly system, European Journal of Operational Research 1998,(108): 74~93