本申請(qǐng)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、設(shè)計(jì)是尋求解決新的技術(shù)問(wèn)題的方法，但是利用有條理的設(shè)計(jì)方法能夠顯著的提高工作效率。從古至今，設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了人工設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)中所考慮的要素均為幾何要素和力學(xué)要素。眾所周知，任意的活動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，接觸界面處會(huì)發(fā)生物理變化，而這種變化會(huì)影響活動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)功能。設(shè)計(jì)是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，沒(méi)有先進(jìn)的設(shè)計(jì)作為支撐，就沒(méi)有先進(jìn)的制造業(yè)。因此，考慮活動(dòng)部件界面物理變化的精確設(shè)計(jì)方法，勢(shì)必是先進(jìn)設(shè)計(jì)發(fā)展的必然選擇。

2、機(jī)械工程師不乏對(duì)界面的關(guān)注，并不懷疑機(jī)械界面的重要性。例如，ullman指出，多數(shù)設(shè)計(jì)側(cè)重在組件之間的連接上，界面的變化及工藝流程的改變對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)很重要。nasa關(guān)于界面控制研究，明確指出界面設(shè)計(jì)是一個(gè)零件的設(shè)計(jì)參數(shù)影響另一零件的設(shè)計(jì)參數(shù)的過(guò)程。然而，目前雖意識(shí)到界面變化的重要性，但始終沒(méi)有形成考慮界面物理變化的設(shè)計(jì)理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，可提高機(jī)械設(shè)計(jì)的精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，包括：

4、獲取設(shè)計(jì)信息；所述設(shè)計(jì)信息是基于設(shè)計(jì)需要確定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；所述產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案包括產(chǎn)品概念和產(chǎn)品構(gòu)架；

5、根據(jù)所述設(shè)計(jì)信息確定初始化的零件參數(shù)；

6、采用三維建模軟件，根據(jù)初始化的零件參數(shù)構(gòu)建產(chǎn)品三維模型；

7、基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)所述三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果；所述界面條件情況包括界面條件已知和界面條件未知；所述界面條件包括材料的法向接觸力和摩擦力；

8、根據(jù)所述仿真結(jié)果與預(yù)設(shè)產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，得到比對(duì)結(jié)果；

9、若所述比對(duì)結(jié)果為不一致，則對(duì)初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并返回“采用三維建模軟件，根據(jù)初始化的零件參數(shù)構(gòu)建產(chǎn)品三維模型”；

10、若所述比對(duì)結(jié)果為一致，則基于所述產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對(duì)應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)結(jié)果；所述設(shè)計(jì)結(jié)果包括：工程圖和裝配圖。

11、可選地，基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)所述三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果，具體包括：

12、當(dāng)界面條件情況為界面條件未知時(shí)，基于半物理試驗(yàn)手段確定性能數(shù)據(jù)；所述性能數(shù)據(jù)包括：邊界參數(shù)和接觸參數(shù)；所述邊界參數(shù)包括：驅(qū)動(dòng)和載荷；所述接觸參數(shù)包括：接觸力和接觸變形參數(shù)；

13、根據(jù)所述性能數(shù)據(jù)確定接觸界面處的界面條件；此時(shí)，界面條件情況由界面條件未知更正為界面條件已知；

14、當(dāng)界面條件情況為界面條件已知時(shí)，采用仿真軟件根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述界面條件，按照設(shè)定仿真步長(zhǎng)對(duì)所述三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果。

15、可選地，所述半物理試驗(yàn)手段是采用理論與試驗(yàn)結(jié)合的方式，進(jìn)行物理仿真與試驗(yàn)的。

16、可選地，所述半物理試驗(yàn)手段基于半物理仿真樣機(jī)實(shí)現(xiàn)；所述半物理仿真樣機(jī)是采用等效替代法，通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)力/力矩以及負(fù)載力/力矩進(jìn)行物理模擬。

17、可選地，所述考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法還包括：

18、基于所述設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行文件編制并進(jìn)行存儲(chǔ)。

19、可選地，所述零件參數(shù)包括：尺寸、公差、材料屬性、加工參數(shù)、裝配參數(shù)和潤(rùn)滑參數(shù)。

20、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)裝置，包括：

21、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取設(shè)計(jì)信息；所述設(shè)計(jì)信息是基于設(shè)計(jì)需要確定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；所述產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案包括產(chǎn)品概念和產(chǎn)品構(gòu)架；

22、零件參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述設(shè)計(jì)信息確定初始化的零件參數(shù)；

23、建模模塊，用于采用三維建模軟件，根據(jù)初始化的零件參數(shù)構(gòu)建產(chǎn)品三維模型；

24、仿真模塊，用于基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)所述三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果；所述界面條件情況包括界面條件已知和界面條件未知；所述界面條件包括材料的法向接觸力和摩擦力；

25、比對(duì)模塊，用于根據(jù)所述仿真結(jié)果與預(yù)設(shè)產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，得到比對(duì)結(jié)果；

26、調(diào)整模塊，用于在所述比對(duì)結(jié)果為不一致時(shí)，對(duì)初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并返回“建模模塊”；

27、設(shè)計(jì)模塊，用于在所述比對(duì)結(jié)果為一致時(shí)，基于所述產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對(duì)應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)結(jié)果；所述設(shè)計(jì)結(jié)果包括：工程圖和裝配圖。

28、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

29、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

30、第五方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

31、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

32、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過(guò)根據(jù)設(shè)計(jì)信息確定初始化的零件參數(shù)；采用三維建模軟件，根據(jù)初始化的零件參數(shù)構(gòu)建產(chǎn)品三維模型；基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果；根據(jù)仿真結(jié)果與預(yù)設(shè)產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，得到比對(duì)結(jié)果；若不一致，則對(duì)初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若一致，則基于產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對(duì)應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)結(jié)果。由于本申請(qǐng)是基于三維模型以及動(dòng)力學(xué)仿真，進(jìn)行的性能指標(biāo)比對(duì)以及零件參數(shù)的調(diào)整，使得設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性得以提高，由此，本申請(qǐng)可提高機(jī)械設(shè)計(jì)的精度。

技術(shù)特征：

1.一種考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)所述三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述半物理試驗(yàn)手段是采用理論與試驗(yàn)結(jié)合的方式，進(jìn)行物理仿真與試驗(yàn)的。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述半物理試驗(yàn)手段基于半物理仿真樣機(jī)實(shí)現(xiàn)；所述半物理仿真樣機(jī)是采用等效替代法，通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)力/力矩以及負(fù)載力/力矩進(jìn)行物理模擬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述零件參數(shù)包括：尺寸、公差、材料屬性、加工參數(shù)、裝配參數(shù)和潤(rùn)滑參數(shù)。

7.一種考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，所述考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)裝置包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種考慮活動(dòng)部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計(jì)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。方法包括：獲取設(shè)計(jì)信息；設(shè)計(jì)信息是基于設(shè)計(jì)需要確定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；根據(jù)設(shè)計(jì)信息確定初始化的零件參數(shù)；采用三維建模軟件，根據(jù)初始化的零件參數(shù)構(gòu)建產(chǎn)品三維模型；基于界面條件情況，采用仿真軟件對(duì)三維模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果；根據(jù)仿真結(jié)果與預(yù)設(shè)產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，得到比對(duì)結(jié)果；若不一致，則對(duì)初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若一致，則基于產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對(duì)應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)結(jié)果；設(shè)計(jì)結(jié)果包括：工程圖和裝配圖。本申請(qǐng)能夠提高機(jī)械設(shè)計(jì)的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：溫銀堂,王文魁,安澤汝,徐繼龍,趙維剛,秦利,趙晨,張玉燕,梁波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：燕山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6