基于机构组成原理的公差自动建模方法研究

提出一种新的公差表示模型-利用特殊结构的连杆机构等价表示公差及其约束对象之间的关系，机构的机架与公差控制目标的理想位置相关联，机构的运动连杆对应公差控制目标的实际位置，机构原动件为驱动连杆运动的公差。将几何要素之间的误差积累关系转化为机构的串联和并联关系，将求解公差控制目标几何要素之间变动关系问题转化为求解相关机构之间的相对可能位置关系问题。从归纳公差类型及其涉及的几何元素的关系出发，研究公差带形状与几何元素的组合关系，根据公差带形状建立连杆机构的类型与公差的映射关系，研究机构的结构和参数表示公差类型、公差相关几何要素的类型和参数、公差数值和公差的工程语义的方法，研究机构组成原理以支持公差自动建模的方法、机构位置分析方法以支持公差分析与综合的方法,研究建模过程中同步完成多公差的解释和公差标注合理性检查方法，研究基于机构模型的尺寸链自动建立方法。为实现公差分析和综合的自动化提供理论和方法。

本项目的目标是为公差分析自动化技术建立一套完整的理论体系，并在这个体系指导下建立完整的应用规则和应用工具。本项目主要研究内容包括：1）通过几何公差及其约束几何要素的关系的等价连杆机构表示模型的研究，建立运动连杆与几何要素的关系，进而建立几何要素的控制点变动模型，建立等价机构的误差参数与控制点变动之间关系，从而建立几何要素的公差信息与运动连杆的位置参数关系。2）通过研究几何要素的自由度表示与操作，建立公差标注的正确性验证方法。3）通过研究几何要素的基准参考框架建立方法，建立机器装配模型中几何要素的坐标体系，获得确定几何要素在机器中位置的通用计算方法。4）研究采用曲柄导杆机构和摆杆机构的组合机构表示最大实体状态和零件实际状态的基准参考框架之间可能存在的相对位置变化范围，用于目标要素的公差检验。5）基于以上研究，开发了装配公差分析自动化原型软件。.通过本项目的研究取得了一下成果：1)基于几何要素的本征自由度表示的三维公差标注正确性验证方法；2)基于几何要素的控制点变动的公差表示数学模型；3) 基于图结构的三维公差标注信息管理方法；4)几何要素基准参考框架的自动建立方法；5)针对遵循最大实体要求的圆柱基准和直槽基准的两个基准组合情况的基准偏差表示和补偿的通用方法；6)装配公差自动计算方法；7)三维装配公差分析自动化的原型软件。