装配公差分析自动化方法

目录
前言
第1章 几何约束关系的自由度分析方法 1
1.1 几何要素的自由度定义 1
1.1.1 基本几何要素的传统自由度定义 1
1.1.2 基本几何要素的本征方向和本征自由度定义 3
1.1.3 成组要素的本征自由度定义 4
1.2 本征自由度的表示和操作运算 6
1.3 本征自由度与几何公差的关系 6
1.4 基本几何要素约束自由度原理 10
1.4.1 基本几何要素距离测量方向线和角度测量平面的概念 10
1.4.2 基本几何要素之间的DMDL和AMP 12
1.4.3 基准要素和目标要素之间的DMDL和AMP情况举例 14
1.4.4 几何要素之间的DMDL和AMP的确定方法 15
1.5 基准要素的约束自由度能力计算 17
1.6 本章小结 19
参考文献 20
第2章 几何要素控制点变动模型 21
2.1 公差的数学模型 21
2.2 基本几何要素的控制点 22
2.2.1 几何要素的理想坐标系 22
2.2.2 实际几何要素的替代几何表示 23
2.2.3 基本几何要素的控制点定义 24
2.2.4 控制点的变动空间与公差带的关系 24
2.3 基于几何要素控制点表示的公差数学模型 25
2.3.1 平面要素的CPVM 25
2.3.2 直线要素的CPVM 28
2.3.3 点要素的CPVM 29
2.3.4 圆柱要素的CPVM 30
2.4 基于CPVM和蒙特卡罗模拟的公差分析方法 31
2.4.1 几何要素的仿真实例生成方法 31
2.4.2 装配公差分析流程 31
2.4.3 装配尺寸公差分析实例 32
2.5 本章小结 34
参考文献 34
第3章 几何要素的基准体系及其建立规则 37
3.1 基准参考框架和模拟基准要素 37
3.2 基准要素的几何类型 39
3.3 基准坐标系的构造元素 43
3.4 构造元素与基准几何的关系 44
3.5 构造元素的确定规则 45
3.6 建立构造元素的递归算法及其在基准要素正确性验证中的应用 45
3.6.1 建立构造元素的递归组合方法 45
3.6.2 基准要素有效性和基准体系完整性验证规则 47
3.7 基准坐标系自动建立算法流程 49
3.8 基于CPVM的模拟基准要素的确定方法 50
3.9 基于CPVM的平面基准要素的DFS建立方法 51
3.9.1 平面要素的DFS2的确定方法 52
3.9.2 平面要素的DFS3的确定方法 53
3.10 基于CPVM的圆柱基准要素的DFS建立方法 54
3.10.1 圆柱要素的CPVM 54
3.10.2 圆柱要素的DFS2和DFS3的确定方法 55
3.11 基于CPVM的棱柱基准要素的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的确定方法 56
3.11.3 棱柱要素的DFS3的确定方法 57
3.12 基于CPVM的模拟基准要素确定方法实例分析 58
3.13 本章小结 59
参考文献 60
第4章 几何要素误差传递关系图及其建立方法 61
4.1 机器模型中几何要素误差传递关系 61
4.2 零件装配位置误差传递关系模型 62
4.3 零件内部几何要素位置误差传递关系模型 65
4.4 零件之间误差传递关系图建立方法 70
4.4.1 CAD装配模型中的装配关系树结构 70
4.4.2 零件之间误差传递关系图的数据结构 71
4.4.3 零件之间装配关系图自动建立算法 73
4.5 零件内部几何要素误差传递关系图建立方法 73
4.5.1 误差传递关系图的基本单元 74
4.5.2 三维尺寸公差标注的隐含信息 75
4.5.3 尺寸标注关联要素的基准-目标关系确定规则 76
4.5.4 隐含关系的判断规则 78
4.5.5 零件内部几何要素误差传递关系图自动建立数据准备 78
4.5.6 零件内部几何要素误差传递关系图自动建立算法 79
4.6 装配体几何误差传递关系图的自动建立实例 82
4.6.1 几何公差标注的基准-目标关系确定 82
4.6.2 零件之间几何要素误差传递关系图自动建立算法实例 83
4.6.3 零件内部几何要素误差传递关系图自动建立算法实例 84
4.7 本章小结 86
参考文献 87
第5章 装配模型的坐标系体系及其自动建立方法 89
5.1 基于坐标变换矩阵的几何要素位置计算方法 89
5.2 相关研究介绍 90
5.3 机器装配模型中的坐标系体系结构 91
5.3.1 零件在机器中位置的定义路径 91
5.3.2 几何要素在零件中位置的定义路径 92
5.4 机器模型中坐标系建立规则 93
5.4.1 基准参考框架坐标系相对于第一基准要素实际坐标系的坐标变换矩阵 93
5.4.2 几何要素理想位置坐标系相对于DRF的坐标变换矩阵 96
5.4.3 零件全局坐标系设置及其相对于CAD模型坐标系的坐标变换矩阵 97
5.4.4 零件全局坐标系相对于定位基准实际坐标系的坐标变换矩阵 97
5.5 目标要素在机器坐标系中位置的确定原理 98
5.6 机床主轴系统误差分析实例 100
5.6.1 主轴系统误差传递关系分析 101
5.6.2 主轴系统误差传递关系模型 103
5.6.3 主轴锥孔位置模拟计算方法 104
5.7 本章小结 105
参考文献 106
第6章 基于真实机器模型的装配位置计算方法 108
6.1 装配接触面对的配合形式 108
6.2 贴合接触情况下的接触面几何类型分析 109
6.3 基于替代几何的装配接触位置分步求解算法原理 112
6.4 三平面装配接触位置分步求解算法 113
6.4.1 基于替代几何的装配位置计算原理 113
6.4.2 面面对齐时第二基准替代平面接触位置的计算原理 115
6.4.3 面面对齐时装配零件的转动和平移参数的计算步骤 116
6.4.4 第三基准替代平面接触位置的确定 117
6.5 本章小结 119
参考文献 119
第7章 公差因子敏感度的自动计算方法 120
7.1 研究现状 120
7.2 敏感度的基本概念 121
7.2.1 敏感度的数学定义 121
7.2.2 工程应用软件对敏感度的定义方式 122
7.2.3 基于控制点变动模型的敏感度数值计算方法 123
7.3 目标要素在机器坐标系中位置的矩阵表示方法 124
7.4 几何要素实际坐标系相对于理想坐标系齐次坐标变换矩阵的旋量
参数表示 125
7.5 雅可比旋量为参数的测量目标齐次坐标变换矩阵表达式 128
7.6 基于雅可比旋量齐次坐标变换矩阵的敏感度自动计算方法 131
7.7 本章小结 133
参考文献 134
第8章 尺寸公差和几何公差关联设计方法 135
8.1 公差相关要求的尺寸公差和几何公差设计存在的问题 135
8.2 装配作用尺寸的计算方法 137
8.2.1 单一尺寸要素自由装配的作用尺寸和极限作用尺寸 137
8.2.2 关联要素基准定向装配的作用尺寸和极限作用尺寸 139
8.2.3 关联要素基准定位装配的作用尺寸和极限作用尺寸 142
8.3 公差相关要求的适用条件 146
8.4 应用公差相关要求的尺寸公差和几何公差关联设计方法 148
8.4.1 单个要素保证距离要求的尺寸公差和几何公差关联设计方法 149
8.4.2 成对装配保证间隙或过盈的几何尺寸与公差关联设计方法 152
8.5 尺寸公差和几何公差关联设计案例 153
8.5.1 单个要素保证距离要求的尺寸公差和几何公差关联设计实例 153
8.5.2 成对要素基准定位装配的尺寸公差和几何公差关联设计实例 154
8.6 本章小结 155
参考文献 156
第9章 应用公差相关要求的几何要素检测检验技术 158
9.1 应用公差相关要求的几何要素检测存在的问题及研究现状 158
9.2 应用公差相关要求的尺寸要素几何类型 160
9.2.1 应用公差相关要求的目标要素几何类型和公差带形状 160
9.2.2 多个基准应用相关要求情况下的组成形式 163
9.3 两个基准要素应用公差相关要求情况下的几何要素检测方法 165
9.3.1 两个基准要素应用相关要求的检验原理 165
9.3.2 两个基准应用公差相关要求情况下的扩大公差带的确定 169
9.4 各种基准组合情况下检验公差带的确定方法 170
9.4.1 圆柱基准和直槽基准对心组合下的目标要素公差带确定方法 170
9.4.2 圆柱基准和直槽基准不对心组合下的目标要素公差带确定方法 172
9.4.3 直槽基准和圆柱基准不对心组合下的目标要素公差带确定方法 174
9.4.4 两个圆柱基准组合下的目标要素公差带确定方法 176
9.4.5 两宽度要素基准组合下的目标要素公差带确定方法 178
9.5 转移公差计算实例 179
9.6 本章小结 180
参考文献 181
第10章 装配公差分析自动化原型软件介绍 183
10.1 自动化公差分析软件的基本介绍 183
10.2 公差分析过程的结构化关键技术 184
10.2.1 控制点变动模型 184
10.2.2 装配公差自动分析的坐标系体系 185
10.2.3 基于替代几何的装配接触位置计算方法 187
10.2.4 机器误差传递关系模型及其建模方法 188
10.3 装配公差分析自动化方法的算法流程 189
10.3.1 公差分析原型软件SwTol介绍 189
10.3.2 原型软件进一步开发设想 191
10.4 本章小结 192
参考文献 192