机构轨迹生成理论与计算机辅助产品创新设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 选题的意义 1

1.2 机构轨迹生成理论概述 2

1.2.1 机构轨迹生成问题的内涵说明 2

1.2.2 机构轨迹生成理论的主要研究内容 4

1.2.3 机构轨迹生成问题的模型描述 4

1.3 机构轨迹生成理论研究进展 5

1.3.1 机构轨迹分析研究进展 5

1.3.2 机构轨迹综合研究进展 10

1.4 机构轨迹创新 18

1.4.1　机构轨迹创新问题的提出 18

1.4.2　机构轨迹创新设计方法及其计算机辅助创新设计 20

1.5　本书的主要内容 22

参考文献 23

第2章　机构轨迹分析理论与方法 26

2.1　早期典型轨迹分析方法 26

2.1.1　四连杆曲线的模糊数学识别方法 26

2.1.2　基于矩常量的轨迹分析方法 29

2.2　轨迹分析理论基础 31

2.2.1　傅里叶变换理论 31

2.2.2　相关函数 33

2.3　基于二次傅里叶变换的均匀采样轨迹分析方法 34

2.3.1　消除旋转、平移和比例变换效应的傅里叶描述函数 35

2.3.2　标准化形状函数的二次傅里叶变换 37

2.3.3　机构轨迹几何特征匹配度及其有效性讨论 41

2.4　基于最大几何特征谱的非均匀采样轨迹分析方法 43

2.4.1　非均匀采样机构轨迹的纯几何特征量化提取方法 43

2.4.2　纯几何特征量化提取的快速数值算法 45

2.4.3　非均匀采样机构轨迹的几何特征谱求解步骤 47

2.4.4　机构运动轨迹几何特征谱的有效性讨论 48

2.5　轨迹相关分析 50

2.6　比较与讨论 52

参考文献 54

第3章　机构轨迹直接综合方法 55

3.1　引言 55

3.2　基于遗传算法的机构轨迹直接综合方法 55

3.2.1　遗传算法简介 55

3.2.2　基于遗传算法的机构轨迹综合方法 59

3.3　基于人工免疫网络的机构轨迹直接综合方法 67

3.3.1　机构轨迹优化综合的多峰优化特性分析 68

3.3.2　基于人工免疫网络的机构轨迹多峰优化模型及算法 68

3.3.3　实例 76

3.3.4　实例分析 78

参考文献 79

第4章　机构轨迹间接综合方法 80

4.1　原始轨迹曲线生成方法 80

4.1.1　轨迹冗余问题 80

4.1.2　实例：平面四杆机构轨迹曲线生成 85

4.2　电子轨迹图谱库的建立方法 86

4.2.1　轨迹分类方法 86

4.2.2　电子轨迹图谱库的建立 90

4.2.3　电子轨迹图谱库的检索 91

4.3　轨迹识别方法 92

4.3.1　轨迹识别方法分类及其基本实现途径 92

4.3.2　机构轨迹曲线进化识别方法 94

4.4　基于免疫计算的机构轨迹间接综合方法 99

4.4.1　机构轨迹综合的模式匹配模型 99

4.4.2　免疫计算方法的分类、聚类与模式匹配的机理 101

4.4.3　基于免疫计算的机构轨迹间接综合方法步骤 104

4.4.4　实例与分析 105

4.4.5　小结 107

参考文献 107

第5章　基于机构轨迹生成的创新设计 109

5.1　创新设计方法概论 109

5.1.1　创新设计的基本法则 109

5.1.2　常用创新设计方法 113

5.1.3　创新设计应注意的问题 114

5.2　机构创新设计方法研究进展与分析 115

5.2.1　机构创新设计研究内容 115

5.2.2　机构创新设计方法研究进展 116

5.2.3　机构创新设计方法研究进展分析 122

5.3　基于轨迹特征的机构创新设计方法 124

5.3.1　颜氏机构创新设计方法概要 124

5.3.2　颜氏机构创新设计方法中的创新途径分析 125

5.3.3　机构轨迹创新设计方法 127

5.4　基于机构轨迹生成的计算机辅助创新设计 129

5.4.1　基于机构轨迹生成的计算机辅助创新设计的研究内容 130

5.4.2　基于机构轨迹生成的计算机辅助创新设计关键支撑技术 130

5.5　基于回路配置的机构运动链图自动绘制方法 132

5.5.1　相关图论基础 132

5.5.2　实现算法 137

5.5.3　算法特性分析与实例 140

参考文献 143

第6章　机构同构判定 146

6.1　机构同构判定的意义及其研究进展 146

6.1.1　机构同构判定问题对于创新设计的意义 146

6.1.2　机构同构判定问题研究进展 146

6.2　同构判定问题的基础知识 149

6.2.1　图的相关定义 149

6.2.2　图的矩阵表示 150

6.2.3　TSP问题 152

6.2.4　图的同构问题 152

6.3　机构同构判定问题的模型描述 153

6.3.1　运动链拓扑结构的表示方法 154

6.3.2　机构运动链框架排序法 155

6.3.3　机构同构问题的降次TSP模型 158

6.3.4　实例 159

6.4　同构判定问题的进化求解 161

6.4.1　遗传算法求解 161

6.4.2　免疫算法求解 165

6.4.3　蚂蚁算法求解 168

6.5　分析与讨论 173

参考文献 174

第7章　基于轨迹特征的机械运动方案生成 178

7.1　引言 178

7.2　基于矩阵分解的机构概念设计方案自动生成方法 179

7.2.1　方法概要 179

7.2.2　功能和物理积木块 180

7.2.3　物理积木块的层次抽象与矩阵表示 184

7.2.4　自动综合方法 188

7.2.5　任务分解方法 190

7.2.6　组合分析 192

7.2.7　设计实例与分析 193

7.2.8　机构概念设计方案自动生成方法及其在定性轨迹机构设计中的应用 197

7.3　基于多粒度共进化功能推理的机械运动方案生成方法 198

7.3.1 面向机械运动方案设计的多粒度共进化功能推理模型 198

7.3.2　面向机械运动方案设计的多粒度共进化功能推理算法 202

7.3.3　算法特性分析 209

7.3.4　应用实例 210

7.3.5　小结 212

参考文献 212

第8章　面向协同设计的机械CAD模型简化 214

8.1　协同设计及其关键支撑技术概述 215

8.1.1　协同设计 215

8.1.2　协同设计的关键支撑技术 217

8.2　模型简化技术及其研究进展 217

8.2.1　模型简化的概念 217

8.2.2　网格模型简化技术 219

8.2.3　模型简化技术研究进展 225

8.3　机械CAD模型简化 231

8.3.1　机械CAD网格模型及其简化技术的特点 231

8.3.2　全局轮廓形状特征保持的机械CAD模型简化总体思路 232

8.4　全局轮廓形状特征保持的机械CAD模型简化算法 236

8.4.1　网格模型表面分割及特征轮廓提取 236

8.4.2　基于边界轮廓特征保持的改进QEM简化算法 249

8.4.3　轮廓曲线的多边形逼近 253

8.4.4　全局轮廓形状特征保持的机械CAD模型简化 266

8.5　应用实例及讨论 269

8.5.1　铰链头零件的简化 270

8.5.2　端盖零件的简化 273

8.5.3　结论 274

参考文献 275

附录　计算机辅助机构轨迹创新设计原型系统 278

1　系统简介 278

1.1　系统功能 278

1.2　系统结构 278

2　间接轨迹综合模块 280

2.1　建立电子轨迹图谱库 280

2.2　预期轨迹曲线特征分析 281

2.3　轨迹检索 283

3　直接轨迹综合模块 284

4　基于定性轨迹要求的机械运动方案设计模块 285

5　创新设计工具模块 286

5.1　机构性能分析 286

5.2　机构性能评估 286

5.3　创新设计辅助工具模块 287

6　基于全局形状特征保持的CAD网格模型简化 290

6.1　边界轮廓曲线提取子模块 291

6.2　改进的QEM简化子模块 292

6.3　曲线的多边形逼近子模块 293

6.4　顶点位置优化调整子模块 295

7　实例研究 296

7.1　问题描述 296

7.2　轨迹综合 298

7.3　性能分析与评价 298

参考文献 301