机械组件的计算机辅助设计方法.pdf

本发明涉及机械组件的计算机辅助设计方法，该方法至少包括：可被多个基本实体(SE)引导的机械组件的三维图形建模的步骤，这些基本实体可被用户至少在几何学上彼此独立地参数化，基本实体包括可被用户至少在几何学上参数化的几何结构并表示零件的一部分或零件的一部分的移除，零件是其中所有部分相对于彼此固定的结构；基本实体的参数化几何结构对于各不相同并执行相同功能的多个机械组件是通用的，所述结构的参数化从一个机械组件到另一个机械组件可不同，且一方面基本实体以及另一方面图形建模储存在不同的但其间有联系的文件中，以便所述图形建模保持可由所述基本实体引导，因此所述通用几何结构便于用户重新使用。

1、  一种机械组件的计算机辅助设计方法，其至少包括：
由多个基本实体(SE)引导并三维地图形建模机械组件的步骤，所述基本实体被用户至少在几何学上彼此独立地参数化，基本实体包括用户至少在几何学上可参数化的几何结构并表示零件的一部分或零件的一部分的移除，零件是其中所有部分相对于彼此固定的结构；
所述设计方法特征在于，所述基本实体的参数化几何结构对于各不相同并执行相同功能的多个机械组件是通用的，所述结构的参数化可区分一个机械组件与另一个机械组件，并且
一方面所述基本实体以及另一方面所述图形建模储存在不同的但其间有联系的多个文件中，以便所述图形建模保持可由所述基本实体引导，从而便于用户重复使用所述通用几何结构。

2、  如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，一组所述基本实体分别是单位体积的元件。

3、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，多个基本实体分别代表零件的各部分，而多个其它基本实体分别代表零件的部分的移除。

4、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，至少一些基本实体的一些几何参数由构架(SQ)的几何参数引导，以及该构架的任一几何参数不被基本实体的几何参数引导。

5、  如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述构架能够以除体积以外的点和/或线和/或平面的集合的形式显示。

6、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，至少一个基本实体包括表示在同一基本实体内参数之间相关性的联系的一个或多个关系。

7、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，至少基本实体的组装以功能片的组装的形式构成，功能片本身是基本实体的组装。

8、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，基本实体的组装顺序反映所述机械组件的零件的制作方法的步骤的排列。

9、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，在所述基本实体的参数中间，存在从所述机械组件的环境所强加的限制产生的参数(P10)。

10、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，在所述基本实体的参数中间，存在从所述机械组件的功能所强加的限制产生的参数(P30)。

11、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，在所述基本实体的参数中间，存在从所述机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数(P20)。

12、  如权利要求11所述的设计方法，特征在于，从所述机械组件的制作方法所强加的限制产生的基本实体的参数组成从所述机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数的集合的大部分。

13、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，所述机械组件属于陆地机动车辆。

14、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，图形建模文件既不包括从所述机械组件的环境所强加的限制产生的参数，也不包括从所述机械组件的功能所强加的限制产生的参数，还不包括从所述机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数。

15、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，图形建模的所述步骤由构架(SQ)引导，所述构架包括由用户至少在几何学上参数化的几何结构并确定所述机械组件的子组件的形状和位置；所述构架的参数化几何结构对各不相同并执行相同功能的多个机械组件是通用的，所述结构的参数化可从一个机械组件到另一个机械组件不相同，所述构架和所述图形建模储存在不同的但其间有联系的文件中，以便所述图形建模保持被所述构架引导，因此所述通用几何结构便于用户重新使用，所述构架能够引导所述基本实体的组装。

16、  如权利要求15所述的设计方法，其特征在于，所述构架包括表示参数之间的相关性的联系的一个或多个关系。

17、  如权利要求16所述的设计方法，其特征在于，所述构架从相关性图表实现，所述相关性图表借助于参数之间的相关性的联系来按顺序排列所述参数并且对执行相同功能的所有机械组件是共同的。

18、  如权利要求17所述的设计方法，其特征在于，在所述相关性图表中参数的排列反映所述机械组件的设计步骤的排列。

19、  如前述权利要求中任一项所述的设计方法，其特征在于，所述构架至少对一个部件存在，所述部件是一组零件，所述零件布置成使得如果所述零件之一在其位置上或在其结构上被更改，则所述部件的其它零件的位置以及结构可被更改。

20、  如权利要求19所述的设计方法，其特征在于，没有一个零件不存在构架。

机械组件的计算机辅助设计方法
本发明涉及计算机辅助设计方法的领域，尤其是涉及机械组件的设计方法。这样的方法通常包括机械组件的图形建模的步骤。
根据现有技术，机械组件的计算机辅助设计方法基于引导基本实体的组装的构架的使用是众所周知的，该基本实体本身引导三维图形建模。对于给定机械组件，相同的文件同时包括机械组件的参数化构架、其间以构成机械组件的方式组装的基本实体、以及三维图形建模。构架和基本实体是特定的，也就是说，它们不可以或至少不容易从其它元件分离并从共有的文件移除。该现有技术的缺点是引入整体上太长的设计时间，因为从给定机械组件到另一不同的给定机械组件，执行相同功能的这两个机械组件都必须重新开始，首先通常在构架的水平，然后可能在基本实体的组装的水平，如果需要，在基本实体本身的水平。对于执行相同功能的多个不同的机械组件，从给定机械组件到另一不同的给定机械组件容易重新使用构架的可能性允许整体上非常明显地减少设计时间。
本发明提出了用于机械组件的计算机辅助设计方法，其中至少基本实体使自己成为通用的并储存在与图形建模文件不同的一个文件中或在都不同于图形建模文件的几个文件中，以便能够被给定机械组件到另一不同的给定机械组件重新使用，只要这两个机械组件执行相同的功能，同时保持与图形建模有联系，以便图形建模可保持被基本实体引导，基本实体本身直接或间接地被引导。当引导是间接的时，更常见的是，引导可以例如通过构架或通过允许确定至少一些基本实体的存在和其间的相对位置的另一元件。
根据本发明，提出了机械组件的计算机辅助设计方法，该方法包括可被多个基本实体引导的机械组件的三维图形建模的至少一个步骤，这些基本实体可被用户至少在几何学上彼此独立地参数化，基本实体包括可被用户至少在几何学上参数化的几何结构并表示零件的一部分或零件的一部分的移除(retrait)，零件是其中所有部分相对于彼此固定的结构；该设计方法特征在于基本实体的参数化几何结构对于各不相同并执行相同功能的多个机械组件是通用的，所述结构的参数化从一个机械组件到另一个机械组件可不同，同时一方面基本实体以及另一方面图形建模储存在不同的但其间有联系的文件中，以便所述图形建模保持可由所述基本实体引导，因此所述通用几何结构的重新使用对用户更容易。
图形建模文件有利地既不包括从机械组件的环境所强加的限制产生的参数，也不包括从机械组件的功能所强加的限制产生的参数，还不包括从机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数。所有这些参数因此在设计中在图形建模的上游(amont)被合并。从给定机械组件到另一不同的但执行相同功能的给定机械组件，所有这些限制或几乎所有限制都在图形建模的上游被合并，这使图形建模的操作简单了很多，特别是在设计过程中的连续重复时。
一组基本实体有利地分别是单位体积的元件。在此阶段，通常是设计方法的下游(aval)，单位体积的形状确定被合并的机械组件的不同零件是有利的。多个基本实体分别代表零件的部分，而多个其它基本实体分别代表零件的部分的移除。因此基本实体可以汇报体积变化的组件，正的基本实体以相应于零件的部分的方式带来，负的基本实体更经常地以相应于零件的加工阶段的方式被除去。
优选地，至少一些基本实体(solides élémentaires)的一些几何参数由构架几何参数引导，然而没有一个构架(squelette)几何参数被基本实体()的几何参数引导。因此只有设计的上游阶段引导下游阶段，而不是相反。结构设计的方法因而更有效。
构架可优选地以除体积以外的点和/或直线和/或平面的集合的形式显示。因此，在此上游阶段，主要是被合并的零件的位置和尺寸，以后在设计方法中在基本实体的水平不考虑其准确的单位体积的形状。
优选地，至少一个基本实体包括表示在同一基本实体内参数之间相关性的联系的一个或多个关系。在设计方法中下游之上的水平，由此考虑参数之间的相互作用，这些参数更局部化，即，例如在零件的部分的水平或在加工阶段的水平。
优选地，在基本实体的参数中间，存在从机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数。事实上，在设计的下游阶段中合并这些参数是有利的。从机械组件的制作方法所强加的限制产生的基本实体的参数有利地组成从机械组件的制作方法所强加的限制产生的参数的集合的大部分。如果这些参数的大多数都在设计的该下游阶段中被合并，则还要更有利。
优选地，在基本实体的参数中间，存在从机械组件的环境所强加的限制产生的参数。优选地，在基本实体的参数中间，存在从机械组件的功能所强加的限制产生的参数。
在可选的实施方式中，至少基本实体的组装以功能片的组装的形式构成，功能片本身是基本实体的组装。分成等级来组装基本实体的这种方法在机械组件非常复杂的情况下特别有利，例如陆地机动车辆的发动机的气缸盖。
基本实体的组装顺序优选地反映机械组件的零件的制作方法的步骤的排列。基本实体的组装顺序越反映制作方法的步骤的排列，基本实体就越能实现简单性和通用性之间的良好折衷。
优选地，机械组件属于陆地机动车辆。
优选地，基本实体被构架引导。在这种情况下，有利地，机械组件的计算机辅助设计方法包括可被构架引导的机械组件的三维图形建模的至少一个步骤，该构架包括可由用户至少在几何学上参数化的几何结构并确定机械组件的子组件的形状和位置；构架的参数化几何结构对各不相同并执行相同功能的多个机械组件是通用的，所述结构的参数化可从一个机械组件到另一个机械组件不相同，且构架和图形建模储存在不同的但其间有联系的文件中，以便所述图形建模保持可被所述构架引导，因此所述通用几何结构的重新使用对于用户更容易。
构架优选地包括表示参数之间的相关性的联系的一个或多个关系。这允许更好地考虑参数的相互依赖性，且在此水平这包括设计的上游。
构架优选地从相关性图表实现，该图表借助于参数之间的相关性的联系来按顺序排列参数并且对执行相同功能的所有机械组件是共同的。以这种方法，可以得到相对简单同时保持通用的构架。所得到的构架虽然简单，但可用于虽然不同但执行相同功能的大量机械组件。在相关性图表中参数的排列有利地反映机械组件的设计步骤的排列。这两个排列越相似，构架就越能实现简单性和通用性之间的良好折衷。
构架至少对一个部件存在，该部件是一组零件，其布置成使得如果零件之一在其位置上或在其结构上被更改，则该部件的其它零件的位置以及结构可能更改。在部件水平的构架确保随着时间过去的良好的通用性。事实上，部件的结构完全混乱相对罕见。相反，优选地，没有一个零件不存在构架。事实上，相反零件的结构完全混乱相对更常见。
现在借助于后面作为示例性和非限制性的例子给出的附图更详细地描述本发明，其中：
图1示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的相关性图表的例子；
图2示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的构架的例子；
图3示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的基本实体的组装的例子；
图4示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的非参数化图形建模的例子。
为了说明以前使用的概念，现在将研究应用于简单零件的具体例子。所选择的零件是皮带轮AVT，其为位于机动车辆的发动机的轴线上曲轴的端部的零件。皮带轮AVT的第一功能是允许传动附属发动机尤其是交流发电机和压缩机的皮带。皮带轮AVT的第二功能是限制非循环发动机(acyclisme moteur)。皮带轮AVT分成沿着皮带轮的半径从中心向外周连续一层层排列的三个同心部分：轮毂，其为固定在曲轴上的中央部分；橡胶圈，其为布置在轮毂周围的中间部分；动力学鼓轮，其为布置在橡胶圈周围的外周部分，并且从该动力学鼓轮上缠绕皮带。为了充分阐明参数之间的联系的复杂性，曲轴组件的描述将是有用的，无论在相关性图表和构架的水平还是在基本实体的水平。尽管如此，为了理解和简单和容易的原因，示出相关性图表、构架和基本实体与唯一的皮带轮AVT的联系。作为更复杂的机械组件的例子，可特别列举曲轴或汽缸盖。
图1示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的相关性图表的例子。构架层SQ只包括两个参数，轴肩宽度LEP和皮带轮宽度LPO。基本实体层相反包括更多的参数。在这些基本实体中，一些基本实体涉及轮毂MO、另外橡胶圈CA以及另外还有鼓轮BA。在涉及轮毂MO的参数中，可以记录内径DI、包括与分配机构的齿轮接触的斜面(chanfrein)的直径和角的集合DAC、轴肩的直径DEP、销的宽度LC、包括作为斜面的深度、内径、大直径和角的凹槽参数的集合PG、包括凹槽参数的集合PP、轮毂的外径DEM。在涉及橡胶圈CA的参数中，可以记录橡胶圈的厚度EC。在涉及鼓轮BA的参数中，可以记录鼓轮的外径DEB、包括被撞击的鼓轮的参数的集合PBB、鼓轮的齿的数量NDB。
皮带轮的外部参数影响因而依赖于这些外部参数的皮带轮参数。在这些外部参数中，一些属于从皮带轮的环境所强加的限制产生的参数系列P10，另一些属于从皮带轮的制作方法所强加的限制产生的参数系列P20，以及还有一些属于从皮带轮的功能所强加的限制产生的参数系列P30。在从皮带轮的环境所强加的限制产生的参数系列P10中，特别存在从曲轴产生的参数P11、从分配机构的齿轮产生的参数P12。在从皮带轮的制作方法所强加的限制产生的参数系列P20中，特别存在从车辕的邻近产生的参数P21、从分配机构的外壳的邻近产生的参数P22、从售后设备产生的参数P23。在从皮带轮的功能所强加的限制产生的参数系列P30中，特别存在从分配机构的皮带产生的参数P31、从传动装置与交流发电机的关系产生的参数P23、从惯性产生的参数P33。实线箭头表示来自外部参数的相关性，虚线箭头表示参数之间的关系。在相关性图表中箭头的方向适当地反映皮带轮的设计布骤的排列。相关性图表对不同车辆的所有皮带轮AVT是共同的。
图2示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的构架的例子。构架包括轴，即，曲轴的轴，在该轴上呈现3个平面：平面PLPO，其为皮带轮的宽度的平面；平面RP，其为皮带轮的标记平面；平面PPC，其为销通过的平面。平面PLPO和平面PPC之间的距离表示皮带轮宽度的参数LPO。平面RP和平面PPC之间的距离表示轴肩宽度的参数LEP。构架对不同车辆的所有皮带轮AVT是共同的，只有其参数化可从一个皮带轮AVT到另一个皮带轮AVT变化。具有参数的构架和图形建模储存在各不相同但保持联系的文件中，以便图形建模保持被构架引导。
图3示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的基本实体的组装的例子。三个基本实体相应于零件的各部分，其为轮毂MO、橡胶圈CA、动力学鼓轮BA。四个基本实体相应于零件的部分的移除，其为分配机构的外壳的邻近的去除(decoupage)DPCD、动力学鼓轮的挡块的去除DBBD、售后设备的通道POAV、通道销，该通道销在这里没有示出因为它应用在皮带轮的不可见的面上。可使用的基本实体的组件对不同车辆的所有皮带轮AVT、一些基本实体的选择、组装它们的方法、以及可能从一个皮带轮AVT到另一个皮带轮AVT变化的参数化是共同的。一方面具有参数的基本实体以及另一方面图形建模储存在各不相同但保持联系的文件中，以便图形建模保持可被基本实体引导。在通过包括构架和基本实体的附图示出的优选实施方式中，非参数化图形建模保持可被基本实体引导，这些基本实体本身可被构架引导。一方面具有参数的构架以及另一方面具有参数的基本实体储存在各不相同但保持联系的文件中，以便基本实体保持可被构架引导。更准确地说，这是参数化构架，其引导参数化基本实体的组装，引导非参数化图形建模。
图4示意性示出根据本发明的优选实施方式的皮带轮的非参数化图形建模的例子。在前面提及的基本实体的组装之后，可得到加工之后的皮带轮的非参数化图形建模，在该皮带轮上可识别加工之后的轮毂MO，其通过基本实体轮毂MO、基本实体分配机构的外壳的邻近的去除DPCD、以及基本实体售后设备的通道POAV的组装得到。同样可识别加工后的橡胶圈CA，其通过基本实体橡胶圈CA和基本实体分配机构的外壳的邻近的去除DPCD的组装得到。还可识别加工后的动力学鼓轮BA，其通过基本实体动力学鼓轮BA、基本实体分配机构的外壳的邻近的去除DPCD、以及基本实体动力学鼓轮的撞块的去除的组装得到。皮带轮AVT的图形建模对给定皮带轮AVT是唯一的；皮带轮AVT对不同的图形建模是不同的。