自動開封蓋裝置快速變型設(shè)計中的尺寸約束處理方法與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、快速變型設(shè)計可以提高產(chǎn)品的設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，縮短研發(fā)周期，使產(chǎn)品快速投放市場以提升企業(yè)效益和實力，快速變型設(shè)計技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)之中。本文以自動開封蓋裝置為研究對象，對快速變型設(shè)計中的尺寸約束處理方法、拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化技術(shù)進行了較為深入系統(tǒng)的研究。
　　尺寸約束處理是實現(xiàn)快速變型設(shè)計的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的尺寸約束處理方法僅憑設(shè)計經(jīng)驗去除冗余的尺寸約束，不能優(yōu)化尺寸約束傳遞過程。本文在劃分產(chǎn)品功能模塊，制定零件尺寸約束等級與策略的

2、基礎(chǔ)上，利用介數(shù)中心性方法衡量復雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性的能力，建立了尺寸介數(shù)中心性模型；通過建立尺寸復雜度分析模型，劃分了尺寸約束關(guān)系模塊；依據(jù)零件的尺寸約束等級和裝配關(guān)系，確定了尺寸約束傳遞方向，建立了尺寸約束處理流程。針對Pro/E，提出了多級零部件尺寸約束傳遞方法，配合Pro/E二次開發(fā)程序，實現(xiàn)了自動開封蓋裝置的快速變型設(shè)計。
　　拓撲優(yōu)化是保證快速變型設(shè)計對象獲得理想結(jié)構(gòu)形式的關(guān)鍵技術(shù)。本文基于實例，分析了漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化（ESO

3、）方法在刪除單元和數(shù)值誤差處理方面的不足，對能同時實現(xiàn)單元增刪的雙向漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化（BESO）方法進行了改進。通過將單元質(zhì)心過濾半徑范圍內(nèi)的節(jié)點靈敏度加權(quán)為單元靈敏度，實現(xiàn)了基于應(yīng)變能準則的單元靈敏度均勻化處理；定義了單元增刪準則、約束條件和收斂準則，建立了改進的BESO方法流程。通過實例對比，證明了改進的BESO方法的優(yōu)越性，實現(xiàn)了自動開封蓋裝置旋轉(zhuǎn)平臺的拓撲優(yōu)化，重構(gòu)了旋轉(zhuǎn)平臺的三維模型。
　　尺寸優(yōu)化是對快速變型設(shè)計結(jié)果的改進

4、。本文通過靜力學分析和模態(tài)分析，提取了靜態(tài)工況下旋轉(zhuǎn)平臺的最大變形量和固有頻率；采用一階優(yōu)化方法，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)平臺剛度和頻率的單目標尺寸優(yōu)化。采用線性加權(quán)疊加方法，建立了多目標尺寸優(yōu)化模型；采用容限法，確定了子目標權(quán)重系數(shù)；通過APDL編程，實現(xiàn)了剛度和頻率的多目標尺寸優(yōu)化?；赑ro/E與ANSYS的二次開發(fā)技術(shù)，將尺寸優(yōu)化技術(shù)集成到快速變型設(shè)計系統(tǒng)中，在自動開封蓋裝置快速變型設(shè)計過程中實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)平臺的多目標尺寸優(yōu)化，在提高產(chǎn)品設(shè)計效率