Mathematical Modeling of Geometric Variations to Integrate Parametric Computer Aided Design with Tolerance Analyses and Optimization
几何变化的数学建模,将参数化计算机辅助设计与公差分析和优化相结合
基本信息
- 批准号:9821008
- 负责人:
- 金额:$ 48.55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:1999
- 资助国家:美国
- 起止时间:1999-03-01 至 2002-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The objective of this project is to develop a new bi-level math model for geometric tolerances, that is, the range of variation in size and shape that can be permitted for a part to be acceptable when in use. At the local level, the new model would represent each tolerance zone for a plane or an axis (line) as a multidimensional region or map, and it would include the computational techniques that relate interdependencies between these regions and subregions within them. The mathematical model to be developed will include formulations for variations in size, form, orientation, position, and runout, and combinations of these, which can be modeled using points, lines, and planes. The primary method for the research is to use traditional mathematics for representing planes, lines, and points in a tolerance zone. At the global level, the proposed model interrelates all frames of reference on a part or an assembly. It will include a symbolic algebra that relates the degrees of freedom and constraints for a feature, such as a hole, to reference frames used when specifying dimensions and tolerances. In order to validate the integrated bi-level mathematical model and to demonstrate its feasibility and usefulness, a set of prototype software modules will be designed and implemented. If successful, the results of this research will impact the state-of-the-art for geometric tolerances and the productivity of designers who use the results. At the local level, the model will treat dimensional and geometric tolerances in three dimensions and in a manner consistent with the standard on tolerances that is universally accepted by practitioners, whereas existing models for tolerances are only partially satisfactory in being consistent with the standard. At the global level it is projected that the new model will provide a unique bridge between mathematical characterizations of features (planes, lines, and points) and existing parametric computer-aided design models and statistical tolerance software packages. It is projected that successful completion of the project will provide the designer with a tool for making better decisions about allocating geometric tolerances. The completed model also should permit designers to identify trade-offs and to optimize the allocation of tolerances. The impact should be a shorter design time, fewer iterations in the prototype phase of design, and hence lower cost.
该项目的目标是开发一种新的几何公差双层数学模型,即零件在使用时可接受的尺寸和形状变化范围。 在局部层面,新模型将平面或轴(线)的每个公差带表示为多维区域或地图,并且将包括关联这些区域和其中子区域之间相互依赖关系的计算技术。 待开发的数学模型将包括尺寸、形状、方向、位置和跳动及其组合变化的公式,可以使用点、线和平面进行建模。 研究的主要方法是使用传统数学来表示公差区内的平面、直线和点。 在全局层面上,所提出的模型将零件或装配体上的所有参考系相互关联。 它将包括一个符号代数,它将特征(例如孔)的自由度和约束与指定尺寸和公差时使用的参考系相关联。 为了验证集成双层数学模型并证明其可行性和实用性,将设计并实现一套原型软件模块。 如果成功,这项研究的结果将影响几何公差的最新技术以及使用该结果的设计师的生产力。 在局部层面,该模型将以与从业人员普遍接受的公差标准一致的方式处理三个维度的尺寸和几何公差,而现有的公差模型在与标准的一致性方面仅部分令人满意。 在全球层面,预计新模型将在特征(平面、线和点)的数学表征与现有参数化计算机辅助设计模型和统计公差软件包之间提供独特的桥梁。 预计该项目的成功完成将为设计人员提供一个工具,以便在分配几何公差方面做出更好的决策。 完成的模型还应允许设计人员确定权衡并优化公差分配。 其影响应该是设计时间更短,设计原型阶段的迭代更少,从而降低成本。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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