浮箱式坞门参数化设计

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1、独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。乍者签名：大连理工大学硕士学位论文1绪论我国的海岸线有一万八千多公里，江河广布各地，发展水上运输有优越的条件。因此在国内各地货物运量逐年增大的情况下，尤其是经过改革开放近30年的发展，我国

2、势必要不断的建造大量货运船舶，因此同时修造船设施得到了迅猛发展，其中大型干船坞数量不断增加，而且在今后几年内还要开辟新型巨大港湾、码头和水上建筑物，如大型船坞、造船台等。．船坞是船舶的医院，浮箱式坞门是大型造船设施的关键设备之一。随着我国各地船坞的兴建，船坞设计工作，包括浮箱式坞门的设计，也在不断地发展。浮箱式坞门设计质量的好坏，影响到船坞本身的完整性，影响到修、造船任务的进行和船舶运行的周期。因此，浮箱式坞门设计工作要在保证质量的基础上达到多快好省。一而关于论述浮箱式坞门设计的书籍资料目前较少见，以往

3、浮箱式坞门的总体设计都是传统的人工分析计算，人工分析计算不仅费时、复杂、繁琐而且有时很易于出错，·’不利于提高设计的整体质量和缩短坞门的设计周期。本文开发出浮箱式参数化设计系统，并利用该系统研究影响坞门稳性的各因素以及其影响效果，所得结论具有工程应用价值，并用实例加以论证。这些结论可以为浮箱式坞门的优化设计提供借鉴作用。1．1参数化法造型1．1．1参数化设计的概念与思想(1)有关参数化的几个基本概念【l’2】在机械产品的设计、加工中，存在大量尺寸系列标准件与几何拓扑结构相同或相似、尺寸规格不同的非标准专

4、用零件。过去工程设计人员常常因不同尺寸或相似零件而重复设计，耗时耗力。而现代计算机辅助设计中，参数化设计则应运而生。这种方法是通过程序设计将确定设计对象形状和结构尺寸的条件，设计为一个或多个参数或约束变量、通过给参数赋不同的值，即可由同一软件生成数个形状类似尺寸不同的图形，这样的设计方法称为参数化设计。参数一般包括尺寸类参数、几何形状类参数、其它辅助类参数(零件名称、规格标记、材料、质量、公差配合等)。前两类数据是建立各零件三维二维图形所必不可少的，而后一类参数一般运用在装配中。提到参数化，必须介绍几个

5、与此紧密联系的基本概念：①约束浮箱式坞门参数化设计约束的概念是利用一些法则或限制条件来规定构成实体的元素之间的关系。约束可分为尺寸约束和几何拓扑约束。尺寸约束一般指对大小、角度、直径、半径、坐标位置等这些可以具体测量的数值量进行限制；几何拓扑约束一般指平行、垂直、共线，相切等这些非数值的几何关系方面的限制；也可以形成一个简单的关系式约束，如一条边与另一条边的长度相等或是其几倍等。全尺寸约束是将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发(全约束)，不能漏注尺

6、寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)。②尺寸驱动通过约束推理确定需要修改某一尺寸参数时，系统自动检索出此尺寸参数对应的数据结构，找出相关参数计算的方程组并计算出参数，驱动几何图形形状的改变。③数据相关尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。采用这种计算的理由在于：它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。如修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。④基于特征的设计将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成

7、实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。(2)参数化造型的主体思想【∞】参数化造型的主体思想是用几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征从而达到设计一组在形状和功能上具有相似性的设计方案。参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取表达、求解以及参数化几何模型的构造。生产中常用于设计对象的结构形状比较定型的产品，系列化标准件就是属于这一类型。计算方程组中的方程是根据设计对象的工程原理而建立的求解参数的方程式，例如，根据齿轮组的齿数与模数计算中心距等。三维实体几何约束关系可表示为【3】：①由算

8、术运算符、逻辑比较运算符和标准数学函数组成的等式或不等式关系，它们可以在参数化造型系统的命令窗中直接以命令行形式输入。②曲线关系直接把物理实验曲线或其它特性曲线用于几何造型。③关系文件，是许多关系命令行语句和特定语句的集合。多种几何约束关系，包括联立方程组可以写成一种特定格式的文件(即用户编程)，中的约束关系的参数控制难以实现，但可在二次开发中通过程序控制实现。如此便能成批驱动几何设计。④面向人工智能的知识表达方式，这种方式将组成几何形体的