基于SDT的公差建模方法及三维公差分析技术研究.pdf

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ACADEMIC COMMUNICATION理论/研发/设计/制
基于SDT的公差建模方法及三维公差分析技术研究
彭和平
(江汉大学机电与建筑工程学院,武汉430056)
摘要:探讨了各种公差区域和各种连接的小位移旋量(SDn的描述方法;研究如何用表面模型来实现对装配体的描
述,并且借助于小位移旋量确定装配体任意表面之间的相对位置;根据各个功能要素对于产品的装配功能要求的影响
创建三维公差分析尺寸链,实现面向装配的三维尺寸和几何公差分析;最后给出公差分析实例对所提出的方法加以验证。
关键词:小位移旋量;公差建模;三维公差分析;表面模型
中图分类号:TH124
文献标志码:A
文章编号:1002-2333(2014)12-0004-04
Study on the Tolerance Modeling Methodology and Three Dimensional Tolerance
Analysis Technique Based on Small Displacement Torsor
PENG Heping
(School of Electromechanical &Architectural Engineering, Jianghan University, Wuhan 430056, China)
Abstract: The description methods of various tolerance zones and kinematic links based on SDT are discussed. The surface
models are applied to describe an assembly, and SDT is used to express the relative position between any two surfaces of an
assembly: According to the effect of each functional element on the whole functional requirements of products, the 3-D
dimension-chain is created, and 3-D dimensional and geometrical tolerance analysis for assembly is realized. The
engineering example involving 3-D tolerance analysis is given to test the proposed method.
Key words: small displacement torsor; tolerance modeling; three dimensional tolerance analysis; surface model
0引言
1基于SDT的三维装配公差建模
目前,三维CAD软件逐渐成为产品设计的方向和主
任何机械产品都是由零件装配而成的,零件之间有
流,由三维模型直接指导生产时,必须在其上进行公差的直接接触的,也有通过运动副连接的。不论是各个零件在
分析与综合。原有的基于一维尺寸链的公差设计技术已加工制造过程中存在着的几何参数误差,还是不同零件
经不能满足各个领域对于公差设计的要求。研究新的公之间直接接触或用运动副连接的误差,在进行装配公差
差建模技术以及三维公差设计的理论和方法已经成为广分析时,都必须建立其定量描述。
泛关注的焦点。P. Varghese等提出了借助矢量公差来1.1各种公差区域的旋量描述
解决几何公差的分析问题,但是由于几何公差和矢量公
小位移旋量(SDT)的概念被提出以后,在1996年由
差有完全不同的公差表示图,所做的大部分工作是集中 Bourdet P等5引入到公差领域。旋量参数可以描述一个
解决几何公差与矢量公差转换方面的难题。为了最小化表面或其要素相对于其名义位置的变动(公差区域)。每一
公差链,M. Radouani等还提出了一种新的三维公差分种公差区域都可以用一个旋量的形式表示出来,它代表
析方法,这种方法是基于矢量公差的齐次变换矩阵。基于在公差区域内可能发生的微小变动,这些微小变动可以
矢量公差的三维公差分析技术的优点在于可以把不明确转化为约束不等式的形式。A. Desrochers等在文献[6]中
的几何公差转化成为参数公差,容易与CAD系统进行集列出了标准公差带的旋量描述以及几何约東,我们对其
成。K.W. Chase等提出了直接线性化方法( Direct作适当修改完善后,在表1中列出了各种公差区域形状
Linearization Method,DLM)进行二维、三维机械装配的公与相应旋量参数、约東不等式的对应关系
差分析方法。在研究了零件尺寸特征变动、几何特征变动
表1中列出了几种公差区域的旋量表示形式和几何
和装配运动学调整对于整个装配公差累积的影响的基础约東不等式,这些几何约東条件限定了旋量的变化范围,
上,提出了基于矢量环模型的包括几何特征变动在内的把旋量的矩阵形式与其几何约東条件集成在一起,小位
二维、三维公差分析方法。DLM方法在处理位置公差和移旋量的表示形式变为
尺寸公差在三维空间的传递方面具有明显的优势,但是
ar≤a≤a'r≤n≤
对于涉及到形状公差的分析问题时能力却有所欠缺。本
r=ipel=B≤B≤B≤n≤r=
文基于小位移旋量就面向装配的公差建模技术和三维公
y≤y≤y'0≤≤10
差分析的理论与方法进行研究
a, a u, u'l
基金项目:湖北省教育厅科学技术研究重点项目(D20123404)
B,B][,r]。
江汉大学机电与建筑工程学院院级项目(CS0O4)
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41机械工程师2014年第12期