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《南京航空航天大学》 2009年
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集成化虚拟装配理论、方法及其在飞机总体布置中的应用

王念东  
【摘要】: 由于飞机构造复杂,零部件和连接件数量大,飞机研制中装配和安装工作的劳动量占飞机制造总劳动量的50%~60%。可见,良好的装配设计和装配性能,对保证飞机质量和可靠性,降低飞机成本和提高市场竞争力具有十分重要的意义。虚拟装配技术的出现,为解决飞机装配问题提供了一种强有力的手段。虚拟装配技术可以应用在飞机研制的许多阶段。在方案阶段,利用虚拟装配技术实现飞机总体布置,生成总体布置图;工程研制阶段,对于更加详细的零部件模型,应用虚拟装配技术得到更为真实的装配方案,为飞机设计提供依据;在生产定型阶段,生成符合生产实际的装配工艺及装配仿真动画等指导生产任务。 大部分建立虚拟装配系统的方案为:在CAD中建模,再将模型导入虚拟装配系统,CAD系统与虚拟装配系统相互独立。这是一种信息单向传递方案,CAD系统中的设计工作可以传输到虚拟装配系统中,而虚拟装配设计结果难以及时反馈到其它设计活动中,虚拟装配系统容易成为信息孤岛。目前的虚拟装配技术正朝着集成化方向发展:一种集成方案为:直接在系统中通过三维操作和语音命令创建、修改、操纵和观察基于约束的模型,再进行虚拟装配,无须与其它CAD系统进行数据传输,这种方案使得CATIA、UG和ProE等传统CAD模型难以应用;另一种为:建立集成于CAD系统的虚拟装配系统,即“在CAD中增加VR功能”,直接在CAD系统上搭建虚拟装配环境,可直接继承和利用CAD成熟稳定的相关算法,但可扩展性不好,相关理论、技术也不够成熟。 为避免虚拟装配系统成为信息孤岛,基于“在CAD中增加VR功能”技术路线,本文提出了一种集成化的虚拟装配方案: (1)建立了一个集成于CAD系统的虚拟现实环境,研究并实现了立体显示,数据手套的集成、虚拟环境中的交互技术和碰撞检测算法等内容。 (2)提出了信息双向传递的VA-CADPIM模型,克服了传统虚拟装配系统和CAD系统之间难以双向交换信息的不足,能有效提高设计者进行产品装配设计与分析的效率。 (3)建立了基于装配任务的虚拟装配工艺信息模型,存储虚拟装配操作过程中的工艺信息,能够有效地表达以装配工序为基础的装配过程,通过任务对象的交叉安装解决工序交叉和安装布置调整问题。 (4)提出了装配约束识别方法,并给出了基于运动自由度分析的虚拟装配精确定位求解方法。 (5)为满足系统功能要求,并以集成化、可扩展性,易移植性为目标建立了集成化的虚拟装配系统体系结构。 (6)基于CATIA V5R14及其二次开发环境CAA自主开发了集成化虚拟装配原型系统IVADS,该系统能够完成虚拟场景浏览、虚拟装配规划和可装配性评价等功能,并给出了某飞机前机身电子舱的虚拟装配总体布置应用实例,验证了本文理论与方法的正确性与有效性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V262.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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