基于装配自由度分析解决欠约束问题-论文.pdf

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1、2014年4月图学学报April2014第35卷第2期JOURNALOFGRAPHICSV01．35No．2基于装配自由度分析解决欠约束问题王浪，张京英，杨薇，樊琼(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：装配是机械制造过程中的一个重要环节，在装配过程中，经常会遇到欠约束问题。在复杂装配环境下，某个装配零件的欠约束会对其他零件的装配产生意想不到的结果。装配时，约束条件和零件自由度之间存在一种内在联系，通过建立基体和目标零件的自由度空间坐标系，对约束条件和自由度关系分析，得到约束条件和自

2、由度关系的逻辑值，通过逻辑值判断剩余自由度的个数和类型，从而为快速解决欠约束问题提供了一种途径。关键词：欠约束：自由度分析；逻辑值；装配；空间坐标系中图分类号：TP391．72文献标识码：A文章编号：2095—302X(2014)02—0226—04ResolutionofUnder-ConstraintProblemBasedonDOFAnalysisDuringAssemblyProcessWangLang，ZhangJingying，YangWei，FanQiong(SchoolofMech

3、anicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081，China)Abstract：Assemblyisanimportantpartintheprocessofmechanicalmanufacturing．Under-constraintoftenexistsintheassemblyprocess．Ifapartisinanunder-constraintsituationduringalargeandcomplexasse

4、mblyprocess，itwillbringanunexpectedresulttotherelatedpartswhichtakethesurfaceofthepartasconstraintreference．Tosolvetheunder-constraintproblem，therelationshipbetweendegreesoffreedom(DOF)andconstraintsisestablishedbybuildingspacecoordinatesystem．Logical

5、valuescanbeobtainedfromthetables．ThenumbersandtypesofDOFaredeterminedbylogicalvalues，anditprovidesaquickmethodtosolvetheunder-constraintproblem．Keywords：under—constraint；DOFanalysis；logicalvalue；assembly；spacecoordinatesystem装配是机械制造过程中的一个重要环节。产欠约束是指零件

6、在装配时，没有被完全约品装配所需工时占产品生产制造总工时的束，能在某个方向运动。在装配体比较简单时，40％～60％【l】o装配求解问题是三维几何造型中的欠约束问题不明显，但是在大型复杂的装配体基本问题，其实质是约束满足问题，即通过一组中，如果某个零件存在欠约束，那么以此零件表几何装配约束推理求得实体的空问位置和方面为约束条件的零件以及其他相关的零件就会向[扪。在装配时发生错乱，产生意想不到的结果，这就收稿日期：2013．04．18；定稿日期：2013-06．13作者简介：王浪(1989一)，男，湖

7、北武汉人，硕士研究生。主要研究向为机械设计。E—mail：603787864@qq．com第2期王浪等：基于装配自由度分析解决欠约束问题227是欠约束问题带来的麻烦。欠约束问题经常体现表1约束类型在轴与孔的装配约束中，当某个螺钉需要装配在约束类型板件的孔上时，通常采用轴对齐和贴合两种约束贴合平面+平面方式就能在外观上达到基本的装配要求，但螺钉平面对齐平面+平面还是可以绕轴线旋转，这就是欠约束。传统上习轴对齐线+线惯的做法是置之不理，因为零件已经达到基本的插入线+线装配要求。如果要解决这个欠约束，传

8、统通常是偏移平面+平面或线+线在螺钉和板件上新建两个平面，利用平面约束关角度平面+平面或线+线或平面+线系来限制螺钉的转动，但在大型复杂的装配体中坐标系平面+平面操作非常繁琐。中心平面平面+平面针对欠约束问题，为使得零件完全被约束，本文通过建立自由度空间坐标系，找出自由度和2建立约束条件和自由度的关系，约束条件的相互关系，得到逻辑值，为快速解决计算逻辑值欠约束问题提供了一条有效的途径。2．1建立自由度空间坐标系在零件装配过程中，平面约束和轴约束是1刚体自由度和常见约束类型归类装配过