Számítógéppel segített gépészeti tervezés 1.

Tartalom

Előszó 11
1. Bevezetés 13
1.1. A számítógéppel segített tervezés tudományának fejlődése 13
1.2. Szakmai célkitűzések 16
2. A számítógéppel segített tervezés alapjai 21
2.1. A gépészeti konstrukciótervezés alapfolyamata 21
2.2. A számítógéppel segített tervezés fejlődésének főbb eredményei 23
2.2.1. Az eredeti fejlesztések időszaka 23
2.2.2. Az ipari technológiává válás időszaka 26
2.2.3. A tudásorientált továbbfejlesztés időszaka 29
2.3. A számítógépes technikák bevonása a gépészeti tervezésbe 30
2.3.1. Termékkoncepció-kialakítás 30
2.3.2. Koncepcionális tervezés 30
2.3.3. Konstrukciószintézis 31
2.3.4. Konstrukcióelemzés 31
2.3.5. Konstrukció-részlettervezés 32
2.3.6. Termékértékelés 32
2.3.7. Termékdokumentálás 33
2.4. A konkurens termékfejlesztés alapelvei és megvalósítása 33
2.4.1. A számítógéppel segített tervezés beágyazó környezete 33
2.4.2. A konkurens tervezés megvalósításának feladatai 38
2.4.2.1. Az informatikai környezet kialakítása 38
2.4.2.2. A termékválaszték kialakítása 38
2.4.2.3. A termékfejlesztési folyamat szervezése 39
2.4.2.4. Feljavító munkamódszerek bevezetése 39
2.4.2.5. A költségérzékenység általánosítása 40
2.4.3. A termékfejlesztési folyamatok időszempontú jellemzése 41
2.5. A konkurens tevékenységi folyamatok szervezése 43
2.5.1. A tevékenységek mátrixos elrendezésének elvei 43
2.5.2. A tevékenységek gráfos elrendezésének módszere 44
2.5.3. Folyamatszervezés részlegesen visszacsatolt esetben 47
2.5.4. Folyamatszervezési nehézségek teljesen visszacsatolt esetben 49
2.5.5. A konkurens tervezést segítő módszerek 50
2.6. A termékmodellek fogalma és tartalma 54
2.6.1. A termékmodell lényege és szerepe 54
2.6.2. A termékmodell megvalósítása 55
2.6.3. A termékmodell komponensei 56
2.7. A geometriai modellezés alapjai 58
2.7.1. Informatikai alapismeretek 59
2.7.2. Topológiai alapismeretek 62
2.7.3. Geometriai alapismeretek 63
2.8. A számítógéppel támogatott rajzolás alapjai 64
2.8.1. A rajzkészítés számítógépes eszközei 64
2.8.2. Alkalmazásfüggetlen grafikus környezetek 68
2.9. Ellenőrző kérdések 69
Irodalom 70
Görbék és felületek tervezése 75
3.1. A görbék és felületek modellezésének geometriai alapjai 75
3.1.1. A görbék leírása 75
3.1.1.1. Ívhossz 77
3.1.1.2. Kísérő triéder 77
3.1.1.3. Görbület, simulókör 78
3.1.1.4. Torzió 79
3.1.1.5. Görbék kapcsolódása, hodográf 80
3.1.2. Felületek leírása 81
3.1.2.1. Felületi görbe, érintősík, normális 82
3.1.2.2. Twist-vektor; a felületek folytonos kapcsolódása 82
3.2. Görbemodellezési módszerek 83
3.2.1. A görbemodellezési módszerek általános jellemzői 84
3.2.2. Lagrange-interpoláció 86
3.2.3. Hermite-ív 88
3.2.4. Lineáris interpoláció 89
3.2.5. Elsőrendben folytonosan differenciálható
interpolációs szplájnok 91
3.2.6. Másodrendben folytonosan differenciálható
interpolációs szplájnok 93
3.2.7. Görbék paraméterezése 94
3.2.8. Approximációs görbék 94
3.3. Felületmodellezési módszerek 95
3.3.1. Vonalfelületek; két görbét interpoláló felület 97
3.3.2. Coons-folt; Gregory-felület 97
3.3.2.1. Bilineárisan súlyozott Coons-foltok 97
3.3.2.2. Bikubikusan súlyozott Coons-foltok 99
3.3.2.3. Elsőrendben folytonosan kapcsolódó Coons-foltok 103
3.3.2.4. Gordon-felületek 104
3.3.3. Mozgó görbe által súrolt felület 104
3.3.4. Approximáló felületek 109
3.4. Bézier-görbe és -felület 109
3.4.1. de Casteljau-algoritmus 109
3.4.2. A Bézier-görbe leírása Bernstein-polinommal 111
3.4.3. A Bézier-görbe legfontosabb tulajdonságai 112
3.4.4. A Bézier-görbe deriváltja 114
3.4.5. A Bézier-görbék kapcsolódása 118
3.4.6. A Bézier-görbe felosztása 120
3.4.7. A Bézier-görbe fokszámának növelése 123
3.4.8. A Bézier-görbék mátrixreprezentációja 124
3.4.9. Harmadrendű Bézier-görbék 125
3.4.10. A kontrollpontok multiplicitása 126
3.4.11. Interpoláló Bézier-görbék 126
3.4.12. A Bézier-felületek származtatása 127
3.4.13. A Bézier-felületek tulajdonságai 129
3.4.14. A Bézier-felület fokszámának növelése 130
3.4.15. A Bézier-felületek deriválása 131
3.4.1(5. Kapcsolódó Bézier-felületek 132
3.4.17. A Bézier-felületek mátrixreprezentációja 133
3.4.18. Interpoláló Bézier-felületek 134
3.5. B-szplájn-görbe és -felület 136
3.5.1. Normalizált B-szplájn alapfüggvény 136
3.5.2. B-szplájn-görbe 137
3.5.3. A Cox-de Boor-féle algoritmus 138
3.5.4. A B-szplájn-görbe deriváltja 141
3.5.5. A B-szplájn-görbe folytonossága; csomóértékek beszúrása 142
3.5.6. Interpoláló B-szplájn-görbék 145
3.5.7. Nyílt és zárt görbék modellezése B-szplájnnal 146
3.5.8. B-szplájn-felületek 148
3.5.9. Csomóérték beszúrása; deriválás 149
3.5.10. Modellezés B-szplájn-felülettel 150
3.6. Racionális görbék és felületek 151
3.6.1. Kúpszeletek leírása racionális görbével 151
3.6.2. Racionális Bézier-görbe 156
3.6.3. Racionális de Casteljau-algoritmus 159
3.6.4. A racionális Bézier-görbe deriváltja 160
3.6.5. Kapcsolódó racionális Bézier-görbék 161
3.6.6. A racionális Bézier-görbe fokszámának növelése 161
3.6.7. Racionális B-szplájn-görbe 162
3.6.8. Racionális Cox-de Boor-féle algoritmus 163
3.6.9. Csomóérték beszúrása 164
3.6.10. Racionális Bézier- és B-szplájn-felületek 164
3.6.11. Modellezés racionális görbékkel és felületekkel 165
3.7. Felületmodellezés a CAD-rendszerekben 168
3.8. Ellenőrző kérdések 170
3.9. Gyakorló feladatok 171
Irodalom 173
4. Gépalkatrészek geometriai modellezése 175
4.1. A geometriai modellezőmódszerek rendszerezése 175
4.2. Huzalváz-modellezés 178
4.2.1. A huzalvázmodellek lényege 178
4.2.2. A huzalvázmodellek adatstuktúrája 180
4.2.3. A huzalvázmodellezés alkalmazása 182
4.3. Palástmodellezés 183
4.3.1. Matematikai alapok 183
4.3.2. A kombinatorikus topológia törvényszerűségei 185
4.3.3. Poliéderes palástmodellezés 188
4.3.4. Palástszerkesztési technikák 193
4.3.4.1. Vetületszerkesztés vázlatolással 193
4.3.4.2. Palástszerkesztés pásztázással 194
4.3.5. Valósághű palástmodellezés 195
4.3.6. A palástmodellek adatstruktúrái 196
4.3.7. A palástmodellezés alkalmazása 200
4.4. Testmodellezés 201
4.4.1. Matematikai alapok 203
4.4.2. A testmodellezés eszközei 207
4.4.3. A testmodellek adatstruktúrája 210
4.4.4. A testmodellezés alkalmazási sajátosságai 212
4.5. Térfogat-modellező módszerek 213
4.5.1. Hasáblebontó modellezés 213
4.5.2. Félteres modellezés 215
4.5.3. Sejtekkel való modellezés 216
4.6. Parametrikus modellezés 217
4.6.1. A parametrikus modellezés elvi alapjai 217
4.6.2. A paraméterhálózatok kezelése 220
4.6.3. Paraméterhálózat-kiértékelési módszerek 221
4.6.3.1. A szerkesztés lefolyását követő
paraméterkiértékelés 221
4.6.3.2. A megszorító egyenletek egyidejű megoldása 222
4.6.3.3. A változók szabály alapú kiértékelése 224
4.6.4. A parametrikus modellezés alkalmazása 224
4.7. Különleges modellezőmódszerek 225
4.7.1. A csomópont-körüljárási séma 227
4.7.2. Az élkörüljárási séma 229
4.7.3. Különleges modellezőmódszerek alkalmazása 231
4.8. Ellenőrző kérdések 232
4.9. Gyakorló feladatok 232
Irodalom 234
5. Alaksajátosságokra alapozott tervezés 237
5.1. Az alaksajátosság-modellezés elvi alapjai 237
5.1.1. A sajátosságok fogalmai 237
5.1.2. Az alaksajátosságok geometriai szemléletű értelmezése 239
5.1.3. Az alaksajátosságok szemantikai szemléletű értelmezése 241
5.1.4. A sajátosságok ontologikus szemléletű értelmezése 245
5.2. Az alaksajátosságok leírása 247
5.2.1. Az alaksajátosságok térfogati leképezése 247
5.2.2. Az alaksajátosságok palástleképezése 249
5.2.3. Az alaksajátosságok gráf alapú leképezése 250
5.2.4. Az alaksajátosságok szimbolikus leképezése 252
5.2.5. Az alaksajátosságok parametrikus leképezése 254
5.2.6. Az alaksajátosságok leképezésének kombinálása
és átalakítása 255
5.3. Az alaksajátosságok kezelése 258
5.3.1. Az alaksajátosságok tartalmi osztályozása 258
5.3.2. Alaksajátosságok tárolása adatbázisban 262
5.3.3. Az alaksajátosság-kezelési módszerek rendszerezése 263
5.3.4. Az alaksajátosság-definiálás módszere 263
5.3.5. Alaksajátosság-felismerés 264
5.3.6. Alaksajátosság-beépítés 265
5.3.7. Alaksajátosság-kompozíció 266
5.3.8. Integrált alaksajátosság-kezelés 266
5.4. Alaksajátosság-felismerési módszerek 267
5.4.1. Az elvi alapok és a módszerek rendszerezése 267
5.4.2. A testmodell konvex burkára alapozott felismerés 270
5.4.3. A névleges geometriai alakzat tulajdonságait elemző
felismerési módszer 272
5.4.4. A névleges geometriai alakzat kiegészítésein alapuló
felismerési módszer 274
5.4.5. A szomszédsági gráfokra alapozott felismerés 275
5.4.6. A mélységszűrésen alapuló felismerési módszer 277
5.4.7. Alkalmazási lehetőségek 279
5.5. Az alaksajátosságokkal való modellezés módszerei 280
5.5.1. Az alaksajátosságok beépítése 280
5.5.2. Az alaksajátosságok kompozíciója 282
5.5.3. Modellezőkörnyezet
az alaksajátosság-objektumok kezelésére 285
5.6. Ellenőrző kérdések 287
5.7. Gyakorló feladatok 288
Irodalom 289

Témakörök