设计自动化技术及其在并联钻床设计中的应用研究

摘要

设计自动化技术可以在提高设计效率的同时保证设计质量。并联钻床具有较高的刚度和承载能力，能够实现不同姿态角下的钻孔功能，弥补了串联钻床的不足。本文对设计自动化系统中的装配模型建模方法、参数传递策略和参数估计算法进行了较为深入系统的研究，以1PT+3TPS型并联钻床为例，开发了其设计自动化系统。
　　分析了1PT+3TPS型并联钻床设计要求，完成了其机械结构的详细设计，对关键零部件进行了静力学分析和运动学仿真，完成了样机的加工和装配，实现了沿零件曲面法线方向钻孔的功能。
　　设计模板是实现设计自动化的基础，基于Top-Down的设计思想建立了产品装配模型的层次化结构，分析了参数化设计的基本原理和实现方法，研究了多级布局和骨架指导装配的模型建模方法，为机械产品的设计自动化系统提供了合理的设计模板。
　　模型参数传递的规划是提高设计质量和效率的关键，分析了装配模型中参数的关联关系，改进了基于层次化结构的变型参数传递策略，提出了基于广度优先搜索算法的零件内部参数传递策略，优化了参数的传递路径，提高了参数的传递效率，方便了模型数据库的管理。
　　模型参数估计是对参数传递策略的进一步完善，基于期望最大化的原理，改进了模型参数估计的迭代过程和实现机制，弥补了参数传递策略无法准确确定所有设计参数的不足，保证了设计质量。
　　分析了设计自动化系统的开发目标，搭建了设计自动化系统的体系框架；基于Pro/E二次开发技术研究了参数设计、模型驱动、数据库和结果展示等模块的实现方法；开发了1PT+3TPS型并联钻床的设计自动化系统，提高了1PT+3TPS型并联钻床的设计质量和设计效率。
　　本文研究的设计自动化系统中的关键技术及其在并联钻床设计中的应用，为提高并联钻床设计的质量和效率、增强产品竞争力提供了方法与技术支撑。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容及组织结构

1.4 本章小结

第二章 1PT+3TPS型并联钻床基础模型设计

2.1 并联钻床设计基础

2.2 并联钻床结构详细设计

2.3 并联钻床的主要技术参数

2.4 并联钻床关键部位分析与仿真

2.5 并联钻床零件图与实物照片

2. 6 本章小结

第三章 支持设计自动化的装配模型建模方法研究

3.1 基于Top-Down的装配模型层次化结构

3.2 基于骨架和布局的装配模型建模

3.3 装配模型的参数化设计研究

3.4 面向位置指示器的装配模型建模实例

3.5 本章小结

第四章 产品模型参数的传递规划研究

4.1 产品模型参数及其关联关系分析

4.2 产品模型参数传递路径规划

4.3 面向密封产品的模型参数传递规划实例

4.4 本章小结

第五章 支持设计自动化的模型参数估计方法研究

5.1 参数传递结构的局限性

5.2 模型参数估计及其数学描述

5.3 基于期望最大化算法的模型参数估计

5.4 模型参数估计的应用实例

5.5 本章小结

第六章 并联钻床设计自动化系统的开发

6.1 设计自动化系统概述

6.2 系统的功能与模块开发

6.3 系统的操作与运行流程

6.4 面向并联钻床的设计自动化系统应用实例

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果