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基于空间几何位置的产品可装配性分析

作　者: 王文波
导　师: 张树有
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: virtual assembly assembly design swept volume collision detection product assembly
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 123次
引　用: 1次
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内容摘要


现代制造业的发展要求在产品设计阶段就充分考虑产品的可装配性，以改善产品的装配性能，从而降低装配成本，提高产品设计质量与效率。本文提出了一种通过生成装配过程零件扫掠体、装配中几何位置的干涉判别来分析产品几何位置可装配性的方法。对一般零件分解为多个凸多面体、装配过程零件扫掠体生成、扫掠体体积计算、装配过程几何位置的干涉检测性判别等内容进行了研究。 第一章指出了传统装配设计技术存在的不足，讨论了产品可装配性分析在产品设计中的重要性，综述了可装配性分析技术研究现状，并介绍了本文的研究背景、意义以及主要研究内容。 第二章对一般零件分解为凸多面体进行了研究。在分析坐标系转换和零部件位姿基础上，研究了零件截切环求取、截切环拓扑树建立、截切平面三角化等方法。实现了用截切平面将一般多面体分解为多个凸多面体的方法。 第三章分析了装配过程零件包络面构成，并将包络面分解为前端面、扫掠包络面、后端面三部分。提出了通过点的法矢来求取前后端面、扫掠体边界线和扫掠包络面的方法。对于由一般零件分解成的多个凸体，各凸体产生的扫掠体做布尔和运算得到整个零件的装配扫掠体。基于三维矢量理论和行列式理论，解决了计算三角面片的任意多面体体积及评估零件所需的实际装配空间等问题。 第四章分析了虚拟装配中干涉检测的特点，通过不可能干涉对象的快速筛选、基于零件级和装配体级多层次包围盒树的方法、通过基本几何元素之间精确相交测试，实现了零件静态干涉检测、运动零件与虚拟装配环境中环境对象间的动态干涉检测方法。检测到干涉后，对关键的碰撞区域进一步分析，以区分零件间接触和相交。通过虚拟装配中几何干涉检测，进行装配体几何干涉的可装配性分析。 第五章介绍了虚拟装配可装配性分析程序所采用的数据结构，给出了在虚拟装配环境中进行可装配性分析的实例。 第六章对全文进行了总结，展望了未来的发展。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
第一章 绪论  8-24
  1．1 概述  8
  1．2 装配设计研究现状  8-12
    1．2．1 产品信息建模  10-11
    1．2．2 三维实体数字化预装配  11
    1．2．3 装配序列规划  11
    1．2．4 装配公差分析与综合  11-12
    1．2．5 机构运动分析与综合  12
  1．3 虚拟设计  12-18
    1．3．1 虚拟现实技术  12-13
    1．3．2 虚拟装配设计环境  13-14
    1．3．3 装配建模  14-15
    1．3．4 可装配性分析  15-18
  1．4 课题的提出  18-20
  1．5 本文的总体框架及主要研究内容  20-23
    1．5．1 本文的总体框架  20-22
    1．5．2 本文的主要研究内容  22-23
  1．6 本章小结  23-24
第二章 零件的凸分解  24-35
  2．1 引言  24
  2．2 坐标转换与零部件位姿描述  24-26
    2．2．1 坐标系转换  24-25
    2．2．2 装配体空间中零部件的位姿描述及变换  25-26
  2．3 一般零件到凸体零件的分解  26-34
    2．3．1 零件截切环求取  26-28
    2．3．2 平面三角化  28-34
  2．4 本章小结  34-35
第三章 装配过程零件扫掠体生成  35-47
  3．1 引言  35
  3．2 扫掠体边界面的构成  35-38
  3．3 扫掠包络面求取  38-40
    3．3．1 前后端面求取  38
    3．3．2 扫掠体边界线求取  38-39
    3．3．3 扫掠包络面求取  39-40
  3．4 扫掠体间布尔运算  40-43
  3．5 扫掠体的体积计算  43-46
    3．5．1 零件装配过程扫掠体积  43-44
    3．5．2 三角形的行列式  44
    3．5．3 任意多面体体积  44-46
  3．6 本章小结  46-47
第四章 虚拟装配中几何位置的干涉性判别  47-58
  4．1 引言  47-48
  4．2 虚拟装配中干涉检测的特点  48-49
  4．3 对象的快速筛选  49
  4．4 装配体部件间干涉检测  49-57
    4．4．1 部件包围盒树原理  49-50
    4．4．2 层次包围盒树的建立  50
    4．4．3 零件间干涉检测  50-53
    4．4．4 基本几何元素之间的精确相交测试  53-57
  4．5 本章小结  57-58
第五章 数据结构和应用实例  58-70
  5．1 数据结构  58-60
  5．2 开发与应用环境  60
  5．3 实例  60-69
  5．4 本章小结  69-70
第六章 总结与展望  70-72
  6．1 本文的工作总结  70-71
  6．2 进一步的工作及展望  71-72
参考文献  72-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械设计、计算与制图 > 机械设计
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