機械設(shè)計外文翻譯譯文--自動識別機械裝配中的幾何約束-展示頁
2025-05-26 23:40本頁面
【正文】 b 中，組件 A 和組件 B 之間有一個固定連接。這被稱作 PCFS 的空間特征向量范圍。任何滿足式 14)–(17)并不包含配合面子集的配合表面也滿足這些方程，構(gòu)成一個 PCFS。 特征向量間的關(guān)系可推廣到 額外關(guān)系有 和 分別對應(yīng)任何圓柱形或球形配合表面。為 使零件 A中約束組的平移完全受限，則不可能在 的情況下沿任何特征向量 方向進行平移，否則就會導(dǎo)致 ，并沿其他特征向量 方向平移。 在一維約束的情況下，只有在 和 相等且方向相反的情況下，式 (7)–(9)才有一解。式 (7) 的重要物理關(guān)系是：如果該式不成立，那么配合表面就不相互制約。也就是說，這對配合表面的空間特征向量必須都要橫跨，并只限于一個一維子空間。 五 、組件空間約束的代數(shù)識別 這些空間特征向量現(xiàn)在可以用來識別約束組的物理約束面集。 和 是正交向量，垂直于圓柱體的軸線。在圖 4a中，配合另一表面的平面表面有一個定義為 aq? 的特征向量，其中 a0， q?與表面法線方向相同。 四 、空間特征向量 每個配合表面都有一個各個方向的空間特征向量（ CV），它可以防止相關(guān)約束組的平移。裝配中任何組件的尺寸發(fā) 生變化，都會導(dǎo)致約束組坐標系統(tǒng)的平移。這樣的一套配合表面被定義為一個物理約束面集（ PCFS）。組件 A的三個配合面可聯(lián)合限制它在三維中由紙張平面決定的二維子空間內(nèi)運動。零件 A的面2 需要一個配合面才能完全將零件 A在向量 1?q 方向的自由度 去除。任何相對零件 B 的移動量 a*1?q 在a0 的情況下都不可能在物理上成立。圖 2 和圖 3圖解了一般概念，這在后面會用一個數(shù)學公式表示。約束組的配合表面能限制組件尺寸和關(guān)節(jié)自由度的取值范圍。 三 、物理約束面集 此項工作的目的是識別裝配中組件的約束。通常，機械公差被建模時，其精確度的重要性與此是同一級別的。但由于此法計算昂貴，所以尚未用于公差分配。為給裝配的可靠性提供信息，接下來反復(fù)執(zhí)行以下步驟：（ 1）根據(jù)適用的公差，組件的實體模型受到干擾；（ 2）通過一個良好的定位算 法（定位算法用來定位彼此相關(guān)的干擾組件），重新計算組件的位置； （ 3） 為測試裝配功能中的某個方面，對測量出的幾何元素進行計算。每一次分析時，實體模型都要改變、重建和重組。與基于圖表的方法相比，這些方法能夠處理三維裝配中更復(fù)雜的幾何公差。這些方法僅限于解決線性、一維問題，且其中的配合表面是正交的。公差合成的問題可以用線性規(guī)劃法解決，實例可 見參考文獻 6。通過疊加或鏈接每對組件配合表面間的元件尺寸，就可以從循環(huán)中生成一個公差疊加方程。圖中的節(jié)點代表零件，連接節(jié)點弧代表配合狀況。這些成果分為兩類：基于圖表的和基于模擬的。因此，式（ 1）為這類裝配約束建立了一個數(shù)學模型。為使組件安裝時不受干涉， d2d10 （ 1） 的關(guān)系必須保持不變。 圖 1 圖一是裝配約束的一個例子。裝配約束在公差分析中很有用。 當配合狀況控制組件按設(shè)計意圖正確安裝時，裝配約束就會產(chǎn)生。對單一組件而言，這些幾何關(guān)系就是組件 的尺寸和公差。一組由運動關(guān)節(jié)組成的組件稱為運動組，單一組件或單一運動組稱為約束組。 配合表面是組件上參與配合狀況的表面。運動關(guān)節(jié)是一 種功能規(guī)范，配合狀況則不是。如果組件尺寸發(fā)生變化， 配合狀況定義的組件間的關(guān)系未必成立。它既包括接觸部件間的關(guān)系，也包括非接觸部件間的關(guān)系，如空隙狀況。 幾何裝配關(guān)系分為兩種：配合狀況和運動關(guān)節(jié)。兩種方法產(chǎn)生的約束都源自裝配中組件的接觸和連接，并且都有必要在設(shè)計變更中保持裝配的一致性。識別的約束可用來：（ 1）為設(shè)計師提供維敏感性反饋；（ 2）確定設(shè)計師可能沒有識別或完全理解的關(guān)系；（ 3）修改現(xiàn)有設(shè)計時更容易，從而縮短設(shè)計時間：（ 4）對自上而下和自下而上的設(shè)計模式都有用。即使是相對簡單的裝配，約束數(shù)量也會很大。 一、介紹 在計算機輔助設(shè)計中，識別機械裝配組件尺寸之間的約束關(guān)系并找到解決方案是一個重大的問題。 本文介紹了如何自動識別計算機三維裝配模型中非正交接觸的 組件表面和運動關(guān)節(jié)中的約束的相關(guān)技 術(shù)。組件的動態(tài)運行經(jīng)常是必要的，但卻會導(dǎo)致其他幾何約束。 中文 9360 字 出處： ComputerAided Design, 1998, 30(9): 715726 自動識別機械裝配中的幾何約束 （ S H Mullins， D C Anderson） 摘要 制造組件的機械裝配涉及配合面和功能特性之間的關(guān)系。只有把組件尺寸限制在允許值內(nèi)，組件裝配在一起時才能正常運行。為了模擬 尺寸和公差變化的影響，必須 識別機械裝配模型中的約束。方法是以圖形為主、展示裝配過程，并在圖中給出了確定 裝配約束的搜索算法。組件間的物理接觸對組件的相對位置、其公稱尺寸以及這些尺寸的公差造成約束。解釋這類幾何約束需要專業(yè)技術(shù)。 自上而下的 裝配設(shè)計系統(tǒng)引起的功能約束必須滿足幾何條件，自下而上的裝配設(shè)計則用幾何方法來確定設(shè)計行為上的約束。計算機支持零部件的綜合設(shè)計，裝配則要求識別和管理約束。一般來說，配合狀況指兩個或多個組件間的幾何關(guān)系，這在設(shè)計或制造過程中很重要。配合狀況和運動關(guān)節(jié)之間的區(qū)別在于：配合狀況的幾何關(guān)系是靜態(tài)的。相反，運動關(guān)節(jié)是盡管組件尺寸變化，兩個組件之間的相對運動依然成立。例如，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和柱狀關(guān)節(jié)就屬于運動關(guān)節(jié)。一個組件或由運動關(guān)節(jié)連接的一組組件的配合表面可以限制組件尺寸和運動關(guān)節(jié)自由度的范圍。約束組這個術(shù)語暗示配合表面間存在的幾何關(guān)系（ 1）作為裝配約束時是不可識別（ 2）對識別和闡述裝配約束有用。對運動組而言，還包括關(guān)節(jié)運動的自由度。如果其他組件尺寸不相應(yīng)改變的話，裝配約束中組件尺寸的變化可能導(dǎo)致會組件無法裝配在一起。還可以將一個部件的尺寸變化傳送到整個裝配，保持部件安裝在一起的能力或建立設(shè)計師指定的間隙。組件 A插入到組件 B 的溝槽中，導(dǎo)致泛尺寸 d1 和 d2 之間產(chǎn)生約束。這對因公差造成的 尺寸變化和設(shè)計師對公稱尺寸做的變化都成立。 二、相關(guān)研究 目前的工作與機械
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