目錄
前言
第1章 幾何約束關(guān)系的自由度分析方法 1
1.1 幾何要素的自由度定義 1
1.1.1 基本幾何要素的傳統(tǒng)自由度定義 1
1.1.2 基本幾何要素的本征方向和本征自由度定義 3
1.1.3 成組要素的本征自由度定義 4
1.2 本征自由度的表示和操作運(yùn)算 6
1.3 本征自由度與幾何公差的關(guān)系 6
1.4 基本幾何要素約束自由度原理 10
1.4.1 基本幾何要素距離測(cè)量方向線和角度測(cè)量平面的概念 10
1.4.2 基本幾何要素之間的DMDL和AMP 12
1.4.3 基準(zhǔn)要素和目標(biāo)要素之間的DMDL和AMP情況舉例 14
1.4.4 幾何要素之間的DMDL和AMP的確定方法 15
1.5 基準(zhǔn)要素的約束自由度能力計(jì)算 17
1.6 本章小結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 幾何要素控制點(diǎn)變動(dòng)模型 21
2.1 公差的數(shù)學(xué)模型 21
2.2 基本幾何要素的控制點(diǎn) 22
2.2.1 幾何要素的理想坐標(biāo)系 22
2.2.2 實(shí)際幾何要素的替代幾何表示 23
2.2.3 基本幾何要素的控制點(diǎn)定義 24
2.2.4 控制點(diǎn)的變動(dòng)空間與公差帶的關(guān)系 24
2.3 基于幾何要素控制點(diǎn)表示的公差數(shù)學(xué)模型 25
2.3.1 平面要素的CPVM 25
2.3.2 直線要素的CPVM 28
2.3.3 點(diǎn)要素的CPVM 29
2.3.4 圓柱要素的CPVM 30
2.4 基于CPVM和蒙特卡羅模擬的公差分析方法 31
2.4.1 幾何要素的仿真實(shí)例生成方法 31
2.4.2 裝配公差分析流程 31
2.4.3 裝配尺寸公差分析實(shí)例 32
2.5 本章小結(jié) 34
參考文獻(xiàn) 34
第3章 幾何要素的基準(zhǔn)體系及其建立規(guī)則 37
3.1 基準(zhǔn)參考框架和模擬基準(zhǔn)要素 37
3.2 基準(zhǔn)要素的幾何類型 39
3.3 基準(zhǔn)坐標(biāo)系的構(gòu)造元素 43
3.4 構(gòu)造元素與基準(zhǔn)幾何的關(guān)系 44
3.5 構(gòu)造元素的確定規(guī)則 45
3.6 建立構(gòu)造元素的遞歸算法及其在基準(zhǔn)要素正確性驗(yàn)證中的應(yīng)用 45
3.6.1 建立構(gòu)造元素的遞歸組合方法 45
3.6.2 基準(zhǔn)要素有效性和基準(zhǔn)體系完整性驗(yàn)證規(guī)則 47
3.7 基準(zhǔn)坐標(biāo)系自動(dòng)建立算法流程 49
3.8 基于CPVM的模擬基準(zhǔn)要素的確定方法 50
3.9 基于CPVM的平面基準(zhǔn)要素的DFS建立方法 51
3.9.1 平面要素的DFS2的確定方法 52
3.9.2 平面要素的DFS3的確定方法 53
3.10 基于CPVM的圓柱基準(zhǔn)要素的DFS建立方法 54
3.10.1 圓柱要素的CPVM 54
3.10.2 圓柱要素的DFS2和DFS3的確定方法 55
3.11 基于CPVM的棱柱基準(zhǔn)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的確定方法 56
3.11.3 棱柱要素的DFS3的確定方法 57
3.12 基于CPVM的模擬基準(zhǔn)要素確定方法實(shí)例分析 58
3.13 本章小結(jié) 59
參考文獻(xiàn) 60
第4章 幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖及其建立方法 61
4.1 機(jī)器模型中幾何要素誤差傳遞關(guān)系 61
4.2 零件裝配位置誤差傳遞關(guān)系模型 62
4.3 零件內(nèi)部幾何要素位置誤差傳遞關(guān)系模型 65
4.4 零件之間誤差傳遞關(guān)系圖建立方法 70
4.4.1 CAD裝配模型中的裝配關(guān)系樹(shù)結(jié)構(gòu) 70
4.4.2 零件之間誤差傳遞關(guān)系圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 71
4.4.3 零件之間裝配關(guān)系圖自動(dòng)建立算法 73
4.5 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖建立方法 73
4.5.1 誤差傳遞關(guān)系圖的基本單元 74
4.5.2 三維尺寸公差標(biāo)注的隱含信息 75
4.5.3 尺寸標(biāo)注關(guān)聯(lián)要素的基準(zhǔn)-目標(biāo)關(guān)系確定規(guī)則 76
4.5.4 隱含關(guān)系的判斷規(guī)則 78
4.5.5 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動(dòng)建立數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 78
4.5.6 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動(dòng)建立算法 79
4.6 裝配體幾何誤差傳遞關(guān)系圖的自動(dòng)建立實(shí)例 82
4.6.1 幾何公差標(biāo)注的基準(zhǔn)-目標(biāo)關(guān)系確定 82
4.6.2 零件之間幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動(dòng)建立算法實(shí)例 83
4.6.3 零件內(nèi)部幾何要素誤差傳遞關(guān)系圖自動(dòng)建立算法實(shí)例 84
4.7 本章小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
第5章 裝配模型的坐標(biāo)系體系及其自動(dòng)建立方法 89
5.1 基于坐標(biāo)變換矩陣的幾何要素位置計(jì)算方法 89
5.2 相關(guān)研究介紹 90
5.3 機(jī)器裝配模型中的坐標(biāo)系體系結(jié)構(gòu) 91
5.3.1 零件在機(jī)器中位置的定義路徑 91
5.3.2 幾何要素在零件中位置的定義路徑 92
5.4 機(jī)器模型中坐標(biāo)系建立規(guī)則 93
5.4.1 基準(zhǔn)參考框架坐標(biāo)系相對(duì)于第一基準(zhǔn)要素實(shí)際坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣 93
5.4.2 幾何要素理想位置坐標(biāo)系相對(duì)于DRF的坐標(biāo)變換矩陣 96
5.4.3 零件全局坐標(biāo)系設(shè)置及其相對(duì)于CAD模型坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣 97
5.4.4 零件全局坐標(biāo)系相對(duì)于定位基準(zhǔn)實(shí)際坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣 97
5.5 目標(biāo)要素在機(jī)器坐標(biāo)系中位置的確定原理 98
5.6 機(jī)床主軸系統(tǒng)誤差分析實(shí)例 100
5.6.1 主軸系統(tǒng)誤差傳遞關(guān)系分析 101
5.6.2 主軸系統(tǒng)誤差傳遞關(guān)系模型 103
5.6.3 主軸錐孔位置模擬計(jì)算方法 104
5.7 本章小結(jié) 105
參考文獻(xiàn) 106
第6章 基于真實(shí)機(jī)器模型的裝配位置計(jì)算方法 108
6.1 裝配接觸面對(duì)的配合形式 108
6.2 貼合接觸情況下的接觸面幾何類型分析 109
6.3 基于替代幾何的裝配接觸位置分步求解算法原理 112
6.4 三平面裝配接觸位置分步求解算法 113
6.4.1 基于替代幾何的裝配位置計(jì)算原理 113
6.4.2 面面對(duì)齊時(shí)第二基準(zhǔn)替代平面接觸位置的計(jì)算原理 115
6.4.3 面面對(duì)齊時(shí)裝配零件的轉(zhuǎn)動(dòng)和平移參數(shù)的計(jì)算步驟 116
6.4.4 第三基準(zhǔn)替代平面接觸位置的確定 117
6.5 本章小結(jié) 119
參考文獻(xiàn) 119
第7章 公差因子敏感度的自動(dòng)計(jì)算方法 120
7.1 研究現(xiàn)狀 120
7.2 敏感度的基本概念 121
7.2.1 敏感度的數(shù)學(xué)定義 121
7.2.2 工程應(yīng)用軟件對(duì)敏感度的定義方式 122
7.2.3 基于控制點(diǎn)變動(dòng)模型的敏感度數(shù)值計(jì)算方法 123
7.3 目標(biāo)要素在機(jī)器坐標(biāo)系中位置的矩陣表示方法 124
7.4 幾何要素實(shí)際坐標(biāo)系相對(duì)于理想坐標(biāo)系齊次坐標(biāo)變換矩陣的旋量
參數(shù)表示 125
7.5 雅可比旋量為參數(shù)的測(cè)量目標(biāo)齊次坐標(biāo)變換矩陣表達(dá)式 128
7.6 基于雅可比旋量齊次坐標(biāo)變換矩陣的敏感度自動(dòng)計(jì)算方法 131
7.7 本章小結(jié) 133
參考文獻(xiàn) 134
第8章 尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法 135
8.1 公差相關(guān)要求的尺寸公差和幾何公差設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題 135
8.2 裝配作用尺寸的計(jì)算方法 137
8.2.1 單一尺寸要素自由裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 137
8.2.2 關(guān)聯(lián)要素基準(zhǔn)定向裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 139
8.2.3 關(guān)聯(lián)要素基準(zhǔn)定位裝配的作用尺寸和極限作用尺寸 142
8.3 公差相關(guān)要求的適用條件 146
8.4 應(yīng)用公差相關(guān)要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法 148
8.4.1 單個(gè)要素保證距離要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法 149
8.4.2 成對(duì)裝配保證間隙或過(guò)盈的幾何尺寸與公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法 152
8.5 尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)案例 153
8.5.1 單個(gè)要素保證距離要求的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)實(shí)例 153
8.5.2 成對(duì)要素基準(zhǔn)定位裝配的尺寸公差和幾何公差關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)實(shí)例 154
8.6 本章小結(jié) 155
參考文獻(xiàn) 156
第9章 應(yīng)用公差相關(guān)要求的幾何要素檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù) 158
9.1 應(yīng)用公差相關(guān)要求的幾何要素檢測(cè)存在的問(wèn)題及研究現(xiàn)狀 158
9.2 應(yīng)用公差相關(guān)要求的尺寸要素幾何類型 160
9.2.1 應(yīng)用公差相關(guān)要求的目標(biāo)要素幾何類型和公差帶形狀 160
9.2.2 多個(gè)基準(zhǔn)應(yīng)用相關(guān)要求情況下的組成形式 163
9.3 兩個(gè)基準(zhǔn)要素應(yīng)用公差相關(guān)要求情況下的幾何要素檢測(cè)方法 165
9.3.1 兩個(gè)基準(zhǔn)要素應(yīng)用相關(guān)要求的檢驗(yàn)原理 165
9.3.2 兩個(gè)基準(zhǔn)應(yīng)用公差相關(guān)要求情況下的擴(kuò)大公差帶的確定 169
9.4 各種基準(zhǔn)組合情況下檢驗(yàn)公差帶的確定方法 170
9.4.1 圓柱基準(zhǔn)和直槽基準(zhǔn)對(duì)心組合下的目標(biāo)要素公差帶確定方法 170
9.4.2 圓柱基準(zhǔn)和直槽基準(zhǔn)不對(duì)心組合下的目標(biāo)要素公差帶確定方法 172
9.4.3 直槽基準(zhǔn)和圓柱基準(zhǔn)不對(duì)心組合下的目標(biāo)要素公差帶確定方法 174
9.4.4 兩個(gè)圓柱基準(zhǔn)組合下的目標(biāo)要素公差帶確定方法 176
9.4.5 兩寬度要素基準(zhǔn)組合下的目標(biāo)要素公差帶確定方法 178
9.5 轉(zhuǎn)移公差計(jì)算實(shí)例 179
9.6 本章小結(jié) 180
參考文獻(xiàn) 181
第10章 裝配公差分析自動(dòng)化原型軟件介紹 183
10.1 自動(dòng)化公差分析軟件的基本介紹 183
10.2 公差分析過(guò)程的結(jié)構(gòu)化關(guān)鍵技術(shù) 184
10.2.1 控制點(diǎn)變動(dòng)模型 184
10.2.2 裝配公差自動(dòng)分析的坐標(biāo)系體系 185
10.2.3 基于替代幾何的裝配接觸位置計(jì)算方法 187
10.2.4 機(jī)器誤差傳遞關(guān)系模型及其建模方法 188
10.3 裝配公差分析自動(dòng)化方法的算法流程 189
10.3.1 公差分析原型軟件SwTol介紹 189
10.3.2 原型軟件進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設(shè)想 191
10.4 本章小結(jié) 192
參考文獻(xiàn) 192