發(fā)布時間：2020-06-22 12:02

【摘要】： 產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計及其自動化是未來企業(yè)在快速多變的市場中取得生存的關(guān)鍵。為此，本課題組提出了基于三維設(shè)計平臺的產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計理論體系，并已基本完成了機械系統(tǒng)符號方案的自動生成、符號方案的自動識別、各種基本機構(gòu)庫的建立等工作�；谇捌诠ぷ�，本文對快速創(chuàng)新設(shè)計理論體系的后續(xù)模塊，即與符號方案對應(yīng)的含約束復(fù)雜機械系統(tǒng)自動化空間布局設(shè)計和自動化虛擬裝配設(shè)計進行了深入研究。此外對創(chuàng)新設(shè)計理論體系中的美學(xué)設(shè)計進行了研究，提出了一種產(chǎn)品外形美學(xué)設(shè)計方法。主要內(nèi)容如下： (1)本文給出了一種適合復(fù)雜機械系統(tǒng)的空間布局表達方法，該方法包括基本機構(gòu)的連接關(guān)系表達和基本機構(gòu)的空間位置表達。首先分析了基本機構(gòu)的各種組合方式，提出了適合于機械系統(tǒng)空間布局的3種基本機構(gòu)連接關(guān)系，并給出了對應(yīng)的三種布局模型。根據(jù)基本機構(gòu)輸入輸出軸的特點，建立了一種適合各種基本機構(gòu)的長方體布局模型，實現(xiàn)基本機構(gòu)空間位置描述。在此基礎(chǔ)上，研究了各種類型基本機構(gòu)布局空間的確定方法，并編制程序?qū)崿F(xiàn)了布局參數(shù)的自動生成。 (2)基于前期符號識別結(jié)果，研究了含約束的復(fù)雜機械系統(tǒng)自動化空間布局優(yōu)化算法。根據(jù)含約束復(fù)雜機械系統(tǒng)的特點，建立了適合于空間布局優(yōu)化的數(shù)學(xué)符號模型。采用自適應(yīng)遺傳算法，將機械系統(tǒng)中各基本機構(gòu)的布局干涉情況、連接關(guān)系以及輸入輸出軸方向和夾角約束等作為構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)的重要組成部分，利用十進制編碼中的整數(shù)編碼方法對各基本機構(gòu)編碼生成初始種群，通過選擇、交叉、變異等操作，實現(xiàn)了復(fù)雜機械系統(tǒng)的空間布局優(yōu)化。 (3)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)及SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)，基于“后臺預(yù)置”裝配方法，實現(xiàn)了對應(yīng)上述符號方案布局優(yōu)化結(jié)果的復(fù)雜機械系統(tǒng)自動化虛擬裝配。通過讀取布局優(yōu)化模塊存儲的各基本機構(gòu)相對布局系統(tǒng)全局坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣，并依據(jù)基本機構(gòu)布局模型的第一構(gòu)件坐標(biāo)系與基本機構(gòu)三維實體模型坐標(biāo)系的差異，對其坐標(biāo)變換矩陣進行適當(dāng)修正后，采用“后臺預(yù)置”裝配技術(shù)將組成復(fù)雜機械系統(tǒng)的各基本機構(gòu)“預(yù)置”到特定的布局空間，從而實現(xiàn)三維虛擬樣機的自動化生成。 (4)提出了一種基于美學(xué)特征的參數(shù)化產(chǎn)品外形設(shè)計方法。該方法運用形態(tài)控制參數(shù)表達產(chǎn)品的形態(tài)要素，通過改變形態(tài)控制參數(shù)，實現(xiàn)形態(tài)要素的放大、縮小、變形及組合，從而可獲得不同外觀創(chuàng)意設(shè)計效果的產(chǎn)品外形。文中以工業(yè)縫紉機外形設(shè)計為例，基于UG平臺及其二次開發(fā)技術(shù)UG／OPEN API，實現(xiàn)了工業(yè)縫紉機的外形美學(xué)設(shè)計，證明了該方法的可行性。 (5)提出了一種含外形容器約束的復(fù)雜機械系統(tǒng)自動化空間布局方法。該方法將布局容器區(qū)分為凸面體和凹面體兩種類型。針對布局容器的凹凸性，給出了兩種不同的干涉檢驗方法。文中采用自適應(yīng)遺傳算法實現(xiàn)復(fù)雜機械系統(tǒng)的空間布局優(yōu)化，初始種群可隨機產(chǎn)生也可通過人機交互方式產(chǎn)生，人機交互方式用來控制機構(gòu)組合中起始機構(gòu)在全局坐標(biāo)系中的擺放位置及姿態(tài)，從而可盡快生成初始種群�；诓季謨�(yōu)化結(jié)果，采用“后臺預(yù)置”裝配技術(shù)，實現(xiàn)對應(yīng)機械系統(tǒng)在布局容器內(nèi)的自動虛擬裝配。 本文的主要特色及創(chuàng)新點如下： (1)將布局設(shè)計引入到基于三維設(shè)計平臺的產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計理論體系當(dāng)中，并基于前期工作，實現(xiàn)了含約束復(fù)雜機械系統(tǒng)的自動化空間布局，從而使得由基本機構(gòu)組成的復(fù)雜機械系統(tǒng)既可滿足產(chǎn)品的工業(yè)美學(xué)設(shè)計要求，又可滿足產(chǎn)品的壽命和可靠性要求。 (2)完成了基于三維設(shè)計平臺快速創(chuàng)新設(shè)計理論體系中虛擬樣機的自動生成模塊。從而使得在三維虛擬樣機的層面上，從眾多的創(chuàng)成設(shè)計方案中快速遴選出最具有創(chuàng)新性的設(shè)計方案成為可能。 (3)提出了基于美學(xué)特征的產(chǎn)品參數(shù)化外型設(shè)計方法。該方法將美學(xué)形態(tài)要素與模型的關(guān)鍵特征參數(shù)建立關(guān)聯(lián)，通過修改模型關(guān)鍵特征參數(shù)，可生成不同的具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品外形。
【學(xué)位授予單位】：同濟大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH122
【圖文】：

圖2.11錐齒輪機構(gòu)的布局長方體的確定(3)蝸輪蝸桿機構(gòu)圖2.12所示為蝸輪蝸桿齒輪傳動機構(gòu)的布局長方體確定方法。其輸入輸出軸同樣有兩種不同的位置關(guān)系，即同側(cè)輸入輸出和異側(cè)輸入輸出。圖2.12蝸輪蝸桿齒輪機構(gòu)的布局長方體確定方法

圖2.10所示。輸入、輸出軸關(guān)系也有兩種情況，同側(cè)輸入輸出和異側(cè)輸入輸出。(2)錐齒輪圖2.11為錐齒輪布局空間的長方體模型確定方法。由于錐齒輪的輸入、輸出軸交于1點，也即圖2.3模型中s*二o。輸出錐齒輪可以繞輸入錐齒輪軸線分

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馮偉;張延磊;易旺民;鄭圣余;賀文興;封寶華;;基于虛擬仿真技術(shù)的探月工程二期航天器總裝工藝設(shè)計[J];航天器環(huán)境工程;2014年03期

本文編號：2725647