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本发明公开了一种增强现实诱导维修系统的实现设备与方法，硬件包括一个3D智能眼镜与头盔和一个光学位置跟踪器，实现增强现实诱导维修系统的方法的步骤如下：步骤一:在软件系统中建立虚拟装配模型；步骤二:完成操作者所戴头盔的位置注册；步骤三:定义零部件的拆装关系层次；步骤四:通过光学位置跟踪器跟踪操作者位置，完成维修拆装情景感知；步骤五:拆装诱导信息生成；步骤六:诱导信息的叠加与显示；本发明具有诱导信息准确稳定，实现设备简单、成本低、便于携带的优点，具有较好的操作性，便于使用者上手，同时将标准操作步骤、实时的操作进度以及3D诱导信息结合于一体，实现一体化设计。

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机械产品的Web展示技术可以应用于虚拟装配、在线机械零件库等场合。基于WebGL的机械产品三维展示技术与当前流行的机械产品Web三维展示技术相比，其最大的优势在于用户无需专门安装任何网页插件即可在浏览器端获得优越的虚拟现实体验。除此之外，WebGL已逐渐获得移动终端上的浏览器的支持，这也是当前流行的机械产品Web三维展示技术无可比拟的。本文详述了基于WebGL的机械产品三维展示技术，并通过案例来展现该项技术的应用。

Keyword ：

Web3D WebGL 三维展示技术 虚拟现实

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由于商品市场由卖方转换为买方市场，产品的需求更趋于个性化，因此单件小批量制造将成为未来制造业的主要组成部分。此外，高成本、单件小批量产品代表性的行业大部分是关乎国家国防安全和基础工业的命脉的行业，是机械行业的重中之重，研究这类产品的装配过程具有重要的理论和实际的意义。基于此，本文针对高成本、单件小批量产品装配车间的配置理论与方法进行了研究，提出了面向高成本、单件小批量产品装配车间资源配置的体系结构，并讨论了车间装配工作站的布局、基于车间布局的装配序列规划以及基于车间布局的零件配送路径优化等几个方面的内容，最后采用虚拟现实技术对上述配置结果进行了动态仿真与体验。论文的主要研究工作和结论包括以下几个部分： 1．描述了常用装配工作站的功能，根据车间装配的功能不同对装配工作站进行分类，并采用形式化语言描述了装配车间装配能力；根据装配工作站的具体组成信息，建立了装配工作站的基本信息模型；描述了车间布局的问题，并建立车间布局的数学模型；根据装配工作站的功能特点，提出了“1+N”的车间布局方式，并和线性布局模式和U型布局模式进行了比较，体现出“1+N”布局模式的优越性；在此基础上，建立了装配工作站的虚拟现实模型，用虚拟现实平台实现了车间布局的虚拟仿真。2．从车间布局、装配体信息和零件信息的角度建立车间装配序列规划的信息模型，重点从装配优先约束、装配关系约束和装配几何约束三方面讨论了装配体信息模型的建立；描述了装配序列规划问题及相关的定义，从装配路径和装配稳定性的角度建立了装配序列规划的数学模型；根据问题设计了改进遗传算法的流程，对染色体的选择、交叉和变异的方式和概率进行了设计；最后用案例验证了改进遗传算法比基本遗传算法的收敛性要好。3．对车间零件配送的问题和相关的定义进行了描述，从成本消耗的角度建立了零件配送的数学模型；根据模型设计了粒子群算法的流程，从小车和工作站的角度对粒子维度和表达方式进行了设计；根据装配序列建立工作站的时间窗和惩罚函数，并进行了案例仿真；然后从硬件和软件的角度描述了虚拟现实实验室的基本组成，又设计了实现虚拟仿真过程的流程。4．根据上述的理论和方法，基于ASP.NET和MATLAB编程技术开发了上述功能的原型系统，并以飞机起落架为实例，对论文中提出的模型与方法进行了验证。

Keyword ：

单件小批量产品车间布局装配序列规划零件配送虚拟装配仿真

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YK2240铣齿机是20世纪90年代我国自行研制的五轴五联动数控机床，囿于当时的设计和制造水平，其加工精度未能达到预定目标，被长期搁置，有待改进提高。本文针对如何提高该机床的加工精度展开分析与研究。影响数控机床加工精度的因素较多，除了操作上的人为因素外，最主要的有制造上的工艺系统误差、传动系统的精度误差、机床部件的静动特性以及热变形等。本文在综合分析这些因素的基础上，结合该机床的实际情况，认为影响该机床加工精度的主要因素是：机床主要部件的结构刚度不足以及机床的传动精度不高，为提高YK2240铣齿机加工精度的明确了改进的方向。重点开展了以下工作： 首先，依据原设计图纸构建了机床的三维CAD模型，通过对机床的虚拟装配和运动仿真，验证了所建模型的正确性。在此基础上建立了有限元模型，借助整机模态试验的数据，对所建有限元模型的结合面参数、边界条件等进行了验证，使其更接近于实际工作情况。通过对整机结构的有限元模态分析，发现立柱部件及其主轴箱系统是整个机床的薄弱部件。通过加宽上平板的横筋、增加立柱上平板的高度、在上下平板与立柱的结合处添加圆弧结构等改进设计措施，提高了立柱部件的结构刚度，改善了立柱的固有特性，达到了保证机床加工精度的目的。 其次，针对工件传动系统的消隙机构不能很好的消除齿轮回程误差的问题，本文结合该机床的实际运行情况，提出在原有消隙机构的基础上添加可拉弹簧式消隙机构，以实现自动消隙的功能，改善了机床的传动精度，进一步提高了机床的加工精度。 本文通过对机床薄弱部件的结构优化和对工件传动系统中的齿轮消隙机构改进设计，从提高结构刚度和改善传动精度这两方面，给出了提高YK2240铣齿机加工精度的可行性建议。上述建议得到合作厂方的认可，其改进措施得以实施后将使该机床投入正常使用，为降低企业成本、提高经济效益发挥良好作用。

Keyword ：

加工精度弧齿锥齿轮消隙机构结构优化

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目前，国内在建和运行的反应堆核主泵均依赖进口，核主泵是我国核电技术自主化和设备国产化的瓶颈。核主泵作为反应堆一回路压力边界的组成部分，又是核岛内唯一的关键旋转设备，要求在高温、高压、放射性环境下长期、安全、可靠地运行，技术难度极高。本论文以国产化为目标，以巴基斯坦恰希玛一期30万千瓦核电站主泵为依托，研制开发主泵转子—轴承系统试验台，为轴承的研究提供试验平台。论文主要内容如下： 1）在对核主泵的运行特性及其转子轴承系统的工作环境做了大量调研的基础上，明确了转子轴承系统的重要性及本试验台搭建的目的，确立本试验台所要实现的功能及主要性能指标。 2）结合核主泵转子轴承系统实际结构，提出模型试验台总体设计方案：包括实验台基座、润滑系统、测试系统、驱动系统和加载系统等五个功能模块，借助三维设计软件Solidworks进行建模，包括零部件模型设计、虚拟装配等，加快了设计进度，改善了试验台结构的合理性。 3）对试验台中的重要零部件，进行必要的计算，并采用有限元软件Ansys对主推力轴承弹性支撑的强度和刚度进行了数值分析计算，得出在施加相同的作用力且材料相同时，支枢的变形量远小于弹性板的变形量。并重点计算了在轴颈偏载情况下，主推力轴承各瓦块的受力情况。 4）对各个系统进行必要的分析研究，使之在满足功能性的基础上，尽量做到结构简单，便于加工和操作，同时兼顾经济性。其中驱动系统包括电机的选取及在试验台上的固定、电机轴与转轴的联接、联轴器的选取及计算等，润滑系统包括润滑方案的确定、供油管路的布置、供油系统的相关计算、怎么防止漏油以及试验台停用时滑油怎么排出的问题。对试验台的测试系统也进行了初步设计，包括测试方案的制订以及各种传感器的选取。

Keyword ：

试验台核主泵转子－轴承系统

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当前在核心装配企业的装配过程规划中，产品装配信息建模的效率不高，信息获取依赖于二维图纸；在利用计算机进行自动装配规划时，计算复杂性较高，且难以融入装配规划人员的经验；需要进一步完善多因素评价方法，并将其用于装配工艺评价，使得装配工艺更符合工程实践。针对上述问题，本文结合国家863项目“基于过程集成的服务型制造执行系统新方法研究”，对核心装配企业产品装配过程的运行机理和关键技术进行了研究。本文的主要研究内容有： 1）通过研究核心装配企业的装配过程规划系统体系结构，将装配过程划分为装配设计过程和装配生产过程。分析了系统运行的逻辑流程，划分出组成系统的各个功能模块，进而分析了各个功能模块之间的联系，构建了系统的功能实现框架。 2）提出了装配信息总体模型，研究了装配序列可行性判断的方法，定义了装配序列的评价因素，并给出了各评价因素的计算方法。基于模糊数学理论，设计了基于变评价集的隶属度函数，根据模糊综合评价数学模型对装配序列进行了评价。 3）针对装配信息中的干涉信息生成问题，定义了产品的装配层次模型，在UG平台上通过二次开发实现了子装配体划分功能。然后基于干涉分析和装配组件位姿变换理论，实现了子装配体面向装配的干涉信息生成。 4）提出了位置矢量映射规则，设计了面向解决组合优化问题的微粒群优化算法。在此基础上，以装配序列模糊综合评价数学模型为目标函数，设计了面向装配序列规划的改进微粒群优化算法流程。 5）构造了一个多人沉浸式虚拟现实系统，并对该系统的软硬件进行配置。在虚拟现实应用软件中定义了装配过程，并用脚本来控制装配过程以及虚拟现实外设交互。 6）开发了原型系统并进行实例验证，编程实现上述内容，并以转向油泵为案例来验证了上述定义的模型及方法的合理性和可行性。

Keyword ：

装配信息建模装配序列规划装配干涉分析微粒群优化算法虚拟装配仿真

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近年来，国内外注塑模具工业发展迅猛，然而，我国传统注塑模具的设计过程重复性劳动多，而国际主流的注塑模具设计软件价格昂贵、可移植性差，并且缺少符合国内需求标准的注塑模架库，模架选型严重依赖于设计者的经验，这些成为制约我国注塑模具工业发展的重要因素。因此，解决注塑模架设计过程中重复性劳动问题与模架选型时专家经验的传承和知识共享问题，对我国注塑模具工业以及先进制造技术的发展，具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文研究了高级专家库理论、二次开发理论与数据库技术与在注塑模架系统中的应用，研究开发了智能化注塑模架系统，实现注塑模架智能化和参数化设计。主要研究内容有：论述了注塑模架系统关键技术问题，进行系统需求分析，建立了智能化注塑模架系统的总体框架；收集模架选型知识并采用规则表示法进行表示，建立模架选型知识库；研究模架智能选型方案的推理过程，编制基于规则的模架选型推理机，并进行冲突消解策略的研究；分析注塑模架零件特征，采用SolidWorks二次开发技术建立模架零件的参数化模型；根据模架零件数据特点，基于Access平台建立模架数据库；研究并划分注塑模架层次，采用辅助装配特征的方法确定装配关系，建立注塑模架虚拟装配模型。 通过系统的研究，本文获得的主要成果有：开发了模架选型专家系统，根据制品信息与工艺条件，实现了注塑模架型号的智能化选择；完成了注塑模架零件的二次开发，建立了注塑模架数据库，实现了注塑模架零件参数的自动检索和零件的系列化、自动化生成；研究并开发了与注塑模架零件全相关的模架虚拟装配模型，可完成国家标准中36种结构与99个系列的模架自动化装配；开发了一套界面友好、灵活直观的用户界面，实现了友好的人机交互。通过具体应用验证了智能化注塑模架系统的实用性和可靠性。

Keyword ：

注塑模架专家系统二次开发虚拟装配SolidWorks

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在传统的二维设计模式下,零件不是以实体模型进行设计的,因此无法在计算机中对机器进行虚拟装配和运动仿真.针对活塞压缩机设计中的曲柄连杆机构运动干涉检查问题,提出利用Pro/E的机构分析模块Pro/MECHANISM实现其运动仿真,并介绍了具体的操作方法,显示出利用Pro/E软件进行压缩机设计的优势.

Keyword ：

Pro/E 活塞压缩机 运动仿真

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随着微机电系统（MEMS）加工手段的不断提高，使得设计具有复杂形状和功能的微机电系统成为可能，传统的Bottom-Up设计思想要求设计人员对微机电系统的制造工艺必须有相当的了解，这种方法大大限制了设计人员的创造力，设计效率也非常低。为了解决上述问题，本文以Top-Down设计理论为基础，运用特征建模的思想进行微器件功能系统的设计，使设计人员基本摆脱了工艺知识的限制，能够专注于微器件功能结构的设计上。本文旨在建立一种从功能-结构-工艺的微器件设计过程，这种方法与宏观机械的设计思想相符，能大大缩短微器件的开发周期、减少重复设计的次数，达到降低成本的要求。本文的主要研究内容包括以下几个方面：首先，从微器件设计的背景出发，分析了微器件设计思想的发展过程，针对目前流行的Top-Down设计思路，将特征建模的思想运用到微器件的设计过程中去，建立一套功能特征、几何特征、制造特征的微器件三层信息模型。并从三维模型的底层数据结构描述，模型在场景中的显示，模型之间的交、并、差等几何运算，三维模型的CAD接口文件（IGES）输出几个方面入手开发了一套支持微器件Top-Down设计的CAD工具，从而为后续的从功能模型向工艺模型以及工艺掩模文件的推理提供了支持。其次，以点对点（P2P）网络通信协议为基础建立了一种异地同步协同设计环境，研究了实现该体系的信息通信，三维电子白板的建立，权限控制等关键技术问题。利用该环境可以大大增强设计人员之间，以及设计人员与工艺人员之间的实时交流，降低微器件设计中的出错几率，提高微器件设计效率。再次，将虚拟现实（VR）技术引入微器件设计过程，研究了虚拟制造仿真、虚拟装配等关键技术，从而增强了设计结果的可视性。 最后，以微压力传感为实例，说明了利用本系统从功能模型入手，建立微机电系统的三维特征模型的协同设计过程。利用三维特征模型可以实现向工艺模型以及各工艺步骤掩模文件的推理，实现真正的Top-down设计。

Keyword ：

微机电系统计算机协同设计特征建模虚拟现实

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