壳体类零件CAD模型重用方法研究

为解决机械壳体类零件CAD模型重用问题,分析此类零件模型的几何形状及结构关系特点,提出面向CAD模型重用的机械壳体类零件LOD模型构造方法。该方法通过面向凸边的广度优化搜索算法识别切割环,将模型分解成多个面壳,构造1EE或2EE面填充收缩分割环将面壳封闭为实体,将分解结果存储在构造实体几何树中,对树进行节点删除和简化,生成LOD模型。对采煤机部分零部件进行模型分解试验和LOD模型生成试验,表明该方法具有较高计算效率,验证了该方法能较好保持模型的结构特征。     

基于D-H矩阵的Stewart型并联机床位姿误差计算模型

针对6自由度Stewart型并联机床,以D-H变换矩阵为建模工具,建立起包含铰座位姿参数、杆件D-H参数的机床动平台位姿方程.采用矩阵微分方法推导出一个机床位姿误差线性化计算模型.该模型不仅使铰座位姿参数误差、杆件D-H参数误差等几何误差全部进入机床位姿误差计算方程,而且将机床位姿误差与几何误差之间的非线性隐式函数关系简化为线性显式函数关系.基于支链杆长方程建立起一个能描述机床位姿误差与几何误差之间实际映射关系的非线性计算模型,以其作为参考模型对线性化计算模型的有效性进行检验.仿真表明:在小误差条件下,线性化模型可以很好地逼近非线性模型,由于具有形式简洁、分析与计算方便等特点,基于D-H变换矩阵的位姿误差线性化计算模型可用于Stewart型并联机床的精度分析、精度综合及运动学标定.仿真结果还表明:当对机床位姿精度要求较高时,需要考虑杆件的全部D-H参数误差对机床位姿的影响.     

基于灰色支持向量机的液压泵寿命预测方法

针对单方法所建液压泵寿命预测模型精度较低的缺陷,提出基于灰色理论和支持向量机的组合预测模型的液压泵寿命预测方法.该方法通过灰色累加生成操作对原始序列进行数据处理,以增强数据的规律性;运用最小最终误差预测准则确定嵌入维数,选择模型的参数;采用支持向量机进行预测,利用灰色累减生成操作还原数据,得到预测结果.选取液压油的光谱分析数据作为液压泵的寿命特征信息,采用该模型对液压泵进行寿命预测,并与灰色模型、单一支持向量机模型进行预测性能对比.结果表明,灰色支持向量机预测性能最优,精度达到99.37％,为液压泵性能评估和寿命预测提供一种更为有效的方法.     

考虑制造误差的齿轮三维模型设计方法

制造误差是影响齿轮传动精度的重要因素，目前尚无一套成熟的方法设计出考虑制造误差的齿轮三维模型。为了完善齿轮三维误差信息，提出一种考虑制造误差的齿轮三维模型设计方法。首先，建立了双圆弧齿廓方程，并利用NURBS曲线插值对齿廓进行了拟合。然后，给出了径向跳动误差和齿距误差的简化表征方法。在此基础上，建立了考虑制造误差的三维模型设计方法。最后，给定了一系列误差范围，生成了对应的三维模型，对设计方法进行验证。实验结果表明，能够对制造误差进行有效的表征，能够应用于齿轮传动误差分析等领域。     

基于二阶矩信息的五轴数控机床几何误差建模

传统误差建模方法通常假设机床几何误差为常量,未考虑误差分布情况。在分析传统误差建模方法的基础上,提出了一种基于误差二阶矩信息的齐次坐标变换法。以均值与标准差矩阵形式表达了机床各项误差的分布情况,通过建立带分布情况下误差传递矩阵运算规则,计算并以区间形式表达了机床空间定位误差,通过对比实验证明了该误差模型与传统误差模型相比,能够更精确地表达机床空间定位误差,为机床精度的改善提供了参考。     

涡轮叶片密集点云数据与CAD模型配准方法

针对密集点云数据与CAD模型的配准问题,提出了一种基于简化模型曲率计算的配准方法。该方法通过计算简化模型和CAD模型各点的曲率提取出两模型上某一对应的特征面,根据特征面求出三组对应点对并计算坐标变换矩阵;把得到的变换矩阵应用于简化前的原始点云模型实现模型的预配准;最后通过奇异值分解和最近点迭代相结合的算法实现精确配准。实例表明,该方法实现了密集点云数据与CAD模型的配准,并在保证配准精度的前提下提高了配准的速度,从而验证了方法的有效性和实用性。     

光纤电流传感器的延迟光纤偏振串音误差

为了减小保偏延迟光纤偏振串音对光纤电流传感器测量精度的影响,利用琼斯矩阵研究了全光纤电流传感器的偏振耦合误差。简化了保偏延迟光纤的偏振串音模型,并基于简化模型得出了保偏延迟光纤偏振串音与输出的关系。通过理论仿真分别分析了在常温和变温条件下偏振串音对传感器变比的影响。对比实验结果与理论分析结论,验证了简化的偏振串音模型的合理性和仿真结果的正确性。测量了实际保偏延迟光纤偏振串音的温度特性,结果表明:在延迟光纤存在一定偏振串音时,光纤电流传感器的变比误差随电流的增加而增大;电流一定时,延迟光纤串音越高,光纤电流传感器的变比误差越大。最后,给出了满足光纤电流传感器0.2S级误差要求时延迟光纤偏振串音的允许波动范围。     

基于遗传算法的2-DOF平面五杆机构的优化设计

对一种平面两自由度五杆机构进行精度分析,给出了其运动学正解的简化模型及机构参数的误差影响因子矩阵.以执行端位置误差最小为目标建立了的优化目标函数,采用遗传算法求得全局最优解.     

装配误差传递建模及其精度可靠性评估

研究了刚体零件的装配误差建模以及装配精度可靠性评估方法。将零件误差分成位置误差和方向误差,并采用误差矢量加以描述。综合考虑尺寸误差和形位误差,将装配过程误差分成零件内误差和配合面误差,给出主动配合面和被动配合面的定义。针对典型配合面类型,分析误差组成及其计算方法。采用位姿变换矩阵法建立装配误差模型,分析误差在零件内部以及配合面间的传递过程,计算装配总误差并据此确定装配误差的概率分布。给出装配精度可靠度的定义,通过仿真获得装配精度的可靠度指标。以某测量平台的装配过程为例,完成装配过程误差分析和装配精度可靠度评估,验证模型的有效性。     

基于圆心不对称投影修正的相机标定方法

提出了采用圆心做控制点标定相机,根据成像模型推导了计算误差所需的数学公式,并在标定过程中修正了圆心图像坐标由不对称投影引起的投影误差,以提高标定精度。首先利用直接线性模型估计投影变换矩阵,直接用其元素计算空间圆在图像平面上的投影,对圆心的图像坐标进行修正后,再次计算投影变换矩阵。该方法无需对该矩阵做分解,避免了不同坐标系的转换。模拟试验考察了投影误差与各种空间圆方位参数的关系,实际试验表明:在相机分辨率为780×582,空间圆半径为20mm时,修正误差后的标定误差为0.19437像素,优于未修正的结果,同时也表明该方法可行有效。     

基于CFD方法的轿车车身外围流场分析

用CFD方法进行车辆外围流畅的数值模拟已经在汽车车身设计中得到广泛应用。文中使用CFD软件FLUENT对三种不同车速下的轿车简化模型进行外流场数值模拟,根据计算结果对风阻系数、车身等压线分布等气动性能相关信息分别进行定量分析,以此为车身造型设计提供参考依据。     

高效率的三角网格模型保特征简化方法

部分三角网格模型因数据量庞大而导致其不便于存储、分析和显示,本文提出了一种结合网格精细化方法的三角形折叠网格简化算法以解决此问题。首先通过3~(1/2)网格细分法确定待折叠三角形三个顶点的修正坐标,并根据修正坐标初步确定折叠点位置,然后引入折叠点的拉普拉斯坐标和原三角形法向信息来更新折叠点位置,最后由三角形折叠后该区域的体积误差和被折叠三角形的平展度共同确定折叠代价,从而使网格优先从较为平坦和特征点较少的区域开始依次进行三角形折叠简化。对多个模型进行了实验测试和数据分析,结果表明该方法能够有效精简网格数据,与3个不同类型的简化方法相比,该方法的简化效率最高,而且能有效保持原网格模型的几何特征并控制简化三角形的质量。     

小型工件复合加工机床主轴布置方案选择

应用多刚体动力学仿真理论提出了一种在小型工件复合加工中如何选择机床主轴布置方案的方法,并建立其相应的简化多刚体动力学模型。对各个方案模型进行了模态分析和受迫频率响应分析。通过比较方案间的动态特性差异,选择合理的主轴布置方案。建模及分析方法对其他类似机构设计方案的选择具有参考意义。     

小型工件复合加工机床主轴布置方案选择

应用多刚体动力学仿真理论提出了一种在小型工件复合加工中如何选择机床主轴布置方案的方法，并建立其相应的简化多刚体动力学模型。对各个方案模型进行了模态分析和受迫频率响应分析。通过比较方案间的动态特性差异，选择合理的主轴布置方案。建模及分析方法对其他类似机构设计方案的选择具有参考意义。     

Digital relief generation from 3D models

It is difficult to extend image-based relief generation to high-relief generation, as the images contain insufficient height information. To generate reliefs from three-dimensional (3D) models, it is necessary to extract the height fields from the model, but this can only generate bas-reliefs. To overcome this problem, an efficient method is proposed to generate bas-reliefs and high-reliefs directly from 3D meshes. To produce relief features that are visually appropriate, the 3D meshes are first scaled. 3D unsharp masking is used to enhance the visual features in the 3D mesh, and average smoothing and Laplacian smoothing are implemented to achieve better smoothing results. A nonlinear variable scaling scheme is then employed to generate the final bas-reliefs and high-reliefs. Using the proposed method, relief models can be generated from arbitrary viewing positions with different gestures and combinations of multiple 3D models. The generated relief models can be printed by 3D printers. The proposed method provides a means of generating both high-reliefs and bas-reliefs in an efficient and effective way under the appropriate scaling factors.     

离子束螺旋扫描方式修正光学镜面方法

研究基于螺旋扫描方式的光学镜面离子束修正方法.根据离子束去除函数的特性,将螺旋扫描加工过程简化成线性过程并建立工艺过程模型,采用基于Bayesian原理的改进Richard-Lucy迭代法求解驻留时间.在分析驻留时间的连续速度实现基础上,给出螺旋路径参数的确定准则.建立螺旋扫描加工方式的工艺流程并进行试验验证研究.试验研究对φ100平面镜和φ200非球面镜修形加工得到了面形方均根误差均优于0.01λ.研究结果表明:极轴加工与普通的全口径加工一样是一种高效率、高确定性的加工方法,能够对镜面进行精确修形,同时可以节约加工成本.     

基于柔性制造系统的Petri网模型简化规则

为解决Petri网模型中的状态爆炸问题，提出了一种将简化规则应用到Petri网模型中的方法。该方法通过库所和变迁的合并与消除，来达到简化模型的目的。以柔性制造系统的加工站为例，建立加工站的Petri网模型，将简化规则应用到改进的加工站模型中。为了说明简化网保持了原网的外部功能，利用基于时序Petri网的时态逻辑规则进行了证明。结果显示，简化网在保持功能性的基础上，提高了验证和分析的效率。     

快速原型的抽壳简化方法研究

针对熔模铸造和快速原型制造本身对壳体原型件的需求,提出一种快速原型的抽壳简化方法,即利用零件的STL(STereolithography)模型及其分层信息,将零件原型的抽壳近似为沿分层方向的水平面偏置和层轮廓偏置,使得原型件的抽壳处理不受其形状复杂程度的影响,从而避开直接对STL模型抽壳所遇到的障碍,极大地简化了零件原型的抽壳处理,提高了抽壳效率。工程实例表明该方法的正确性和实用性,缩短了零件原型制作时间,降低了成本。     

基于加减速时间控制的S形速度规划新算法研究

针对使用S形曲线加减速控制的7阶段模型时参数设定复杂以及使用困难的问题,提出了基于加减速时间控制的5阶段S曲线柔性加减速控制方法。S形曲线加减速控制的7阶段模型可以解决直线加减速方法中加速度、速度不连续导致的冲击问题,但是其规划参数的设定复杂,使用过程中容易出错。通过对原有的S形曲线加减速控制的7阶段模型进行分析,建立了加减速时间与加速度、加加速度的函数关系,在保证速度控制平稳运行的前提下,使参数设定大大简化,使用更为方便;同时,解决了基于加减速时间控制的规划方法无法适用的问题。仿真结果表明,利用基于加减速时间控制的5阶段模型控制方法可以在保证加速度、速度曲线连续,提高系统柔性的前提下,使参数设定更为简单直观,具有较高的实际应用价值。     

风载作用下塔式起重机塔身非线性变形的近似计算法

风荷载是影响塔式起重机这种高耸结构工作性能的关键因素之一,而且随着高度的不断增加,其影响更趋复杂.分析塔式起重机塔身在风荷载作用下的非线性变形问题,得出四点主要结论：第一,有限元分析法求解塔身变形比解析法计算效率高.第二,塔身底部的约束可以进行简化,并且其计算误差随跨数和高度的增加不断减小.第三,塔身跨数对塔身变形（尤其是顶部变形）的影响比底部约束的影响更显著.第四,塔身计算跨数可以少于实际跨数,在一定范围内对塔身顶部最大变形影响不大.提出的近似计算法满足工程精度要求.