自動開封蓋裝置快速變型設計中的尺寸約束處理方法與結構優(yōu)化技術研究.pdf

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

2、基礎上，利用介數中心性方法衡量復雜網絡節(jié)點重要性的能力，建立了尺寸介數中心性模型；通過建立尺寸復雜度分析模型，劃分了尺寸約束關系模塊；依據零件的尺寸約束等級和裝配關系，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，實現了自動開封蓋裝置的快速變型設計。
　　拓撲優(yōu)化是保證快速變型設計對象獲得理想結構形式的關鍵技術。本文基于實例，分析了漸進結構優(yōu)化（ESO

3、）方法在刪除單元和數值誤差處理方面的不足，對能同時實現單元增刪的雙向漸進結構優(yōu)化（BESO）方法進行了改進。通過將單元質心過濾半徑范圍內的節(jié)點靈敏度加權為單元靈敏度，實現了基于應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，實現了自動開封蓋裝置旋轉平臺的拓撲優(yōu)化，重構了旋轉平臺的三維模型。
　　尺寸優(yōu)化是對快速變型設計結果的改進

4、。本文通過靜力學分析和模態(tài)分析，提取了靜態(tài)工況下旋轉平臺的最大變形量和固有頻率；采用一階優(yōu)化方法，實現了旋轉平臺剛度和頻率的單目標尺寸優(yōu)化。采用線性加權疊加方法，建立了多目標尺寸優(yōu)化模型；采用容限法，確定了子目標權重系數；通過APDL編程，實現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，將尺寸優(yōu)化技術集成到快速變型設計系統中，在自動開封蓋裝置快速變型設計過程中實現了旋轉平臺的多目標尺寸優(yōu)化，在提高產品設計效率