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基于组件的机械CAD并行开发方法的研究

张予川  
【摘要】: 目前,CAD技术在港口机械的设计单位或制造厂已得到了不同程度的应用和普及,他们使用自主研制或与高等院校、科研机构合作开发的各种应用软件解决设计计算、有限元分析建模、自动绘图等问题,并从国内外引进了图形支撑软件或有限元分析软件等。在CAD技术基础较好的港口机械制造厂,已计划在CAD技术普及的基础上,把CAD技术逐步与CAPP、CAM等结合起来,向CIM计算机集成制造方面发展,使生产和管理早日实现自动化、网络化、智能化和集成化。港机CAD软件在实际运用和开发过程中都取得了一定的成果,但由于当时的开发环境及技术条件的限制,还存在不少问题有待解决。 本文以并行设计理论、方法及技术为依据,对“基于组件的机械CAD并行开发及关键技术”进行研究,结合轮胎起重机智能CAD/CAM系统的开发,提出了基于组件的产品并行设计与开发理论体系,对其中的关键技术进行了研究。论文针对港机设计的特点进行分析,探讨在微机环境下如何开发支持并行设计工作和设计过程管理的软件。采用并行设计思想,进行设计过程的管理,可以及时地发现问题,达到尽早发现冲突并进行协调的目的。 全文共分八章。第一章绪论,对国内外机械设计的现状进行了概括和总结,通过对CAD系统历史回顾,指出组件化设计方法是CAD发展史上的一个重要的里程碑,在此基础上,提出课题的目标和论述其意义。 第二章全面地分析了国内外组件软件和并行设计的研究现状,提出了适合机械CAD的并行开发的控制策略。详细地讨论了并行设计的原理、理论与建模方法,在对目前已有的并行设计模型进行研究的基础上,提出了一种适合于机械CAD系统并行开发的实施方法,为建立组件的并行开发体系结构奠定了基础。 第三章详细地阐述了基于组件的软件开发理论和实现方法,分析研究了基于组件的CAD系统开发的关键技术,讨论了组件库管理系统的作用,创新意义在于实现了机械产品CAD系统的组件软件参数化,明确指出这是机械CAD软件中的基本问题。在并行开发中引入组件软件技术,建立了支持组件软件的并行设计系统体系结构,重点解决软件产品重用性差的问题。 第四章在对产品设计和产品建模进行综述之后,提出了一个支持CAD并行设计的复合模型,并对其进行了形式化描述,这个产品模型是后面开发CAD系 武汉理工大学博士论文 统的重要理论基础,是本论文的核心。论文将软件开发方法和机械产品并行设计 理论有机地结合,以组件对象来表达设计意图,将约束集成到统一的组件对象 模型中,以面向对象哲理开发了组件CAD系统,以系统开发实例对其进行了验 证。 第五章实现了参数化组件及接口,以方便设计过程中组件频繁分离、组装 和调整,并用面向对象Petri网解决了组件CAD系统中的软件组件装配问题。建 立了一套支持产品并行设计与开发的组件软件管理系统工具。介绍了组件软件 开发的另一关键技术一组件装配,讨论了组件装配的重要性,用面向对象Petri 网(OOPN)描述了组件装配过程,有效地保证了组件软件程序开发的可靠性和完 整性。 第六章,一结合组件开发过程,阐述了PDM集成框架的地位与作用,结合上 述理论和方法,探讨了它对工程设计带来的全新支持手段,提出了PDM设计的 方法和组织过程。针对起重机CAD开发的特点,建立了适合起重机设计计算的 专用组件库及通用组件库,提出了利用组件软件和新的PDM系统支持下开发组 件CAD原型系统的方法,研制开发和实现了PDM支撑系统和机构设计子系统, 并在实际应用中得到了检验。 第七章,结合轮胎起重机CAD软件开发,实现了机构设计的CAD系统,开 发过程中充分考虑了机械设计本身对CAD系统的需求。通过一些实例对所提出 理论进行验证。第八章是全文总结及展望。


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