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

背景技術(shù)：

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

2、機(jī)械工程師不乏對界面的關(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于產(chǎn)品開發(fā)很重要。nasa關(guān)于界面控制研究，明確指出界面設(shè)計是一個零件的設(shè)計參數(shù)影響另一零件的設(shè)計參數(shù)的過程。然而，目前雖意識到界面變化的重要性，但始終沒有形成考慮界面物理變化的設(shè)計理念。

技術(shù)實現(xiàn)思路

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

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

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

4、獲取設(shè)計信息；所述設(shè)計信息是基于設(shè)計需要確定的產(chǎn)品設(shè)計方案；所述產(chǎn)品設(shè)計方案包括產(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，采用仿真軟件對所述三維模型進(jìn)行動力學(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，得到比對結(jié)果；

9、若所述比對結(jié)果為不一致，則對初始化的零件參數(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、若所述比對結(jié)果為一致，則基于所述產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計，得到設(shè)計結(jié)果；所述設(shè)計結(jié)果包括：工程圖和裝配圖。

11、可選地，基于界面條件情況，采用仿真軟件對所述三維模型進(jìn)行動力學(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，基于半物理試驗手段確定性能數(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，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，采用仿真軟件根據(jù)對應(yīng)的所述界面條件，按照設(shè)定仿真步長對所述三維模型進(jìn)行動力學(xué)仿真，得到仿真結(jié)果。

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

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

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

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

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)和潤滑參數(shù)。

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

21、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取設(shè)計信息；所述設(shè)計信息是基于設(shè)計需要確定的產(chǎn)品設(shè)計方案；所述產(chǎn)品設(shè)計方案包括產(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，采用仿真軟件對所述三維模型進(jìn)行動力學(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，得到比對結(jié)果；

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

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

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

29、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述所述的考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法。

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

31、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實施例，本申請公開了以下技術(shù)效果：

32、本申請?zhí)峁┝艘环N考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過根據(jù)設(shè)計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，采用仿真軟件對三維模型進(jìn)行動力學(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，得到比對結(jié)果；若不一致，則對初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若一致，則基于產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計，得到設(shè)計結(jié)果。由于本申請是基于三維模型以及動力學(xué)仿真，進(jìn)行的性能指標(biāo)比對以及零件參數(shù)的調(diào)整，使得設(shè)計結(jié)果的準(zhǔn)確性得以提高，由此，本申請可提高機(jī)械設(shè)計的精度。

技術(shù)特征：

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

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

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

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法，其特征在于，所述半物理試驗手段基于半物理仿真樣機(jī)實現(xiàn)；所述半物理仿真樣機(jī)是采用等效替代法，通過施加驅(qū)動力/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所述的考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法，其特征在于，所述考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法，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)和潤滑參數(shù)。

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

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

9.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項所述的考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法。

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

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種考慮活動部件界面物理變化的機(jī)械設(shè)計方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，涉及機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域。方法包括：獲取設(shè)計信息；設(shè)計信息是基于設(shè)計需要確定的產(chǎn)品設(shè)計方案；根據(jù)設(shè)計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，采用仿真軟件對三維模型進(jìn)行動力學(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，得到比對結(jié)果；若不一致，則對初始化的零件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若一致，則基于產(chǎn)品三維模型，根據(jù)對應(yīng)的零件參數(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計，得到設(shè)計結(jié)果；設(shè)計結(jié)果包括：工程圖和裝配圖。本申請能夠提高機(jī)械設(shè)計的精度。

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