本文系统研究了组件型数字化样机多层次协同建模理论及方法。基于装配模型与设计语义信息,自动构建机构模型;通过层次混合仿真建模,提高样机仿真过程中的交互实时性;通过数字化样机单元的组件化建模,建立了面向网络应用的协同装配及协同仿真服务,并进行了原型系统的开发。本文提出的理论和方法已在有关科研项目成功应用,并取得了良好的结果。 第一章首先综述了组件层次化建模技术、产品协同开发技术、数字化样机相关建模技术等研究及应用的发展现状,讨论了存在的问题。论述了组件型数字化样机多层次协同建模理论方法研究的意义及研究内容。 第二章讨论了面向数字化样机产品基本模型表达。首先建立了层次化的零件产品信息,以满足数字化样机不同分析的要求:通过装配模型的组织管理,为数字化样机的拆卸及机构信息的提取提供信息源;基于装配模型及工程语义信息,自动构建机构模型;集成分层次的零件信息模型、装配模型及机构模型,建立面向数字化样机的产品信息基本模型表达。 第三章建立了一种基于几何的含闭链数字化样机系统仿真求解算法。利用Lie群几何概念及指数积公式,建立主次关节运动学几何表达;基于次铰全自由度表达模型,推导闭链加速度约束等式;采用Baumgarte约束稳定性方法,利用关节刚体算法建立了含闭链数字化样机系统的几何求解算法。 第四章进行了面向数字化样机的层次混合仿真建模技术的研究。提出了一种基于实体一骨架混合仿真模型的运动仿真方法。根据仿真过程中的交互要求及数字化样机模型复杂程度的分析,调整仿真模型的组合表达形式,从而形成由实体模型、关节骨架模型及零件骨架模型组成的混合仿真模型。基于混合模型的运动仿真提高了仿真的交互实时性。 第五章进行了组件型数字化样机单元协同装配技术研究。为快速建立集成数字化样机模型,提出一种组件化协同装配方法。在该方法中,采用基于端口的建模方法,建立数字化样机单元的组件化表达。在此基础上,构建组件协同装配体系框架,将协同装配分解为连接元抓取拖动、装配预处理、组件装配三个基本过程。从而简化了装配过程,提高了组件装配建模速度。最后对组件协同装配解空间进行了分析。 第六章对组件型数字化样机协同仿真建模技术进行了研究。采用基于端口的组件建模方法,建立仿真元组件。以配置语义作为配置模板,快速建立仿真