直齿锥齿轮齿面的NURBS曲面拟合与误差分析

为提高锥齿轮加工精度,提出数字化滚检新方法。首先对三次NURBS曲线进行研究,推导出解NURBS曲线控制顶点的线性方程组。由曲线过渡到曲面,给出一对直齿锥齿轮参数,利用双三次NURBS曲面拟合齿面,并分析重构齿面过程中型值点、节点矢量、边界条件对拟合精度的影响,最后计算出拟合误差,分析可知误差较小,可以用拟合齿面代替真实齿面。该方法为数字化齿轮设计与制造提供便利。     

NURBS曲面结构与分面策略

复杂的曲面需要将面拆分成多块,然后再将曲面搭接成需要的连续性级别即可.基于NURBS标准4边结构与特殊状态的3边曲面结构、周期曲面、封闭曲面、修剪面等非4边结构,提出复杂造型NURBS曲面拆分为基础曲面与混合曲面的分面策略及分面时应注意的问题.并结合实际案例,分析同一造型的曲面的2种不同分面思路.     

基于仿射算术和区间运算的直线与NURBS曲线/曲面求交

针对直线与参数空间NURBS曲线、直线与NURBS曲面求交问题,提出了一种改进的基于仿射算术和区间运算的直线与NURBS曲线/曲面求交的有效方法。该方法将基于边曲率或面曲率的子域分解方法应用到求交算法中,快速定位预迭代区间,减少不必要的迭代求交判断。与传统区间迭代算法相比,该求交算法为超线性收敛的快速迭代算法,在一定程度上解决了传统区间运算的“保守性”。另外,该方法放宽了对初始区间的要求,减少迭代次数,提高了迭代算法效率。通过计算区间算子判断给定直线与NURBS曲线/曲面有无交点和存在交点时的交点数目,保证了求解交点精度,为解决直线与曲线/曲面多交点判断及内外环或内外域判断等问题提供了有利条件。数值算例验证了该方法的有效性、计算精度和效率。     

基于最小能量法的修复体曲面局部变形算法

牙齿修复体曲面局部变形是口腔数字化修复系统的一个关键环节,决定了设计的修复体形态能否满足口腔的咬合接触关系。针对这一情况提出了基于最小能量法的修复体曲面局部变形算法,首先根据设计需要,在修复体模型上通过区域选择方式定义模型的控制句柄和变形区域,区域定义完成后,对变形矩阵进行预处理。然后通过操作控制句柄,实现修复体曲面的局部变形。最后通过双尖牙和磨牙的局部变形实例,验证了该算法的有效性和实用性。     

基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计

研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题.构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束条件.基于区间因子法,导出应力响应的均值和离差的计算表达式.采用双方向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)的求解策略与方法.通过两个算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和方法的有效性.     

航空薄壁件加工变形与动态特性分析

基于瞬态螺旋端面铣削力模型,应用有限元法求出加工过程中的薄壁件静态变形量,从而确定出优化的切宽参数,改善了表面精度.对薄壁件进行动态特性分析,绘制加工时薄壁件的动态振幅响应曲线,得到合理的铣削速度,保证铣削质量.将"一"字型薄壁件与复杂薄壁件的局部进行分析比较,结果表明:二者之间有相似的动态特性,则对于任意复杂的大型薄壁件,可实现局部参数化建模和动态特性分析,不仅为加工参数优化提供分析依据,而且缩短了分析的时间,提高了效率.     

垂直力加载下微变形梁的结构设计与优化

为垂直加载力设计大跨度小变形的承载横梁。横梁设计跨度为3 422 mm,在工作平面终点处施加最大的垂直加载力10 k N,横向位移为1 100 mm,此时要求横梁变形量小于50μm。以16 mm钢板为主要材料,仿照工字钢的强抗压性,以及等强度梁的抗变形能力,借助Ansys Workbench软件,设计符合工况的非标的重量轻的小变形横梁,使其达到设计变形量和许用应力。以横梁的总变形和等效应力最小为目标函数,以仿工字钢和仿等强度梁的关键结构尺寸P_3,P_4,P_5,P_6为设计变量,对横梁进行结构优化,并分析横梁的最大变形为40μm。通过对非标横梁进行垂直加载力的实验分析可知,加载力10 k N时系统最大变形为38μm,两者相对误差为5%。结果表明,优化设计后的横梁能够满足工况设计要求。     

薄壁件残余应力变形仿真预测与切削参数优化

针对薄壁件铣削残余应力变形难以准确预测的问题,提出了一种仿真预测方法,并在此基础上研究了薄壁件铣削切削参数优化方法。首先,提出了基于工况映射与薄壳应力贴合的残余应力变形仿真预测方法,实验结果表明该方法能够有效预测薄壁件的加工残余应力变形。在此基础上,利用支持向量回归机建立了基于切削参数的残余应力变形响应预测模型;然后,根据所建立的预测模型,采用遗传算法,以残余应力变形为约束、最大加工效率为目标对工艺参数进行优化。结果分析表明,该优化方法获得了最优的加工参数。     

可倾瓦轴承体加工工艺分析与改进

受材料内应力影响,可倾瓦轴承体加工后出现中分面错口、内径网度超差现象．导致装配后轴瓦间隙不一致。经过分析变形原因、多次调整加工工序与加工余量,较好地解决了轴承体加工变形问题,满足了可倾瓦轴承怵的圆度公差要求,保证了装配后可倾瓦轴承轴瓦问隙的一致性。     

NURBS曲面权因子及其在曲面修形中的应用研究

对非均匀有理B一样条(NURBs)的权因子作了分析研究。首先,阐述了NURBS曲面权因子的几何意义,说明权因子是有关四点的交比;分析了权因子的极限性质以及零权因子对曲面形状的影响。其次,就曲面上一点在控制顶点方向或任意方向移动的情况,给出了曲面形状调整时权因子的计算公式;最后,给出了曲面权因子调整的应用算例。     

A Novel Method of Efficient Machining Error Compensation Based on NURBS Surface Control Points Reconstruction

A novel method to improve the efficiency of error compensation in free-form surface machining based on the Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) surface control points reconstruction is proposed in this article. With the presented method, a relatively small number of inspection points are needed to be measured for error compensation. The machined surface is obtained by reconstructing the control points of the designed surface based on the on-machine measurement data. The machining error of the surface is obtained by calculating the difference between the machined surface and the designed one. Then a compensate surface is achieved using the mirror symmetry model and surface modification method to compensate the machining error. Experimental validation for the milling of a NURBS surface shows that the machining accuracy of the surface is improved by 62.57% through use of the proposed method.     

NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用

分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。     

基于反求曲面的CAD/CAM系统的实验研究

论述了NURBS曲面的重构方法及曲面插值的详细算法，研究开发了基于Microsoft Windows系统的NURBS曲面重构软件。在此基础上，介绍了一种适宜CAM系统开发的新的刀具轨迹生成方法。     

基于非均匀B样条小波的NURBS曲面光顺

将非均匀B样条小波分解方法用于曲面光顺。通过整体光顺度量确定曲面整体光顺的方向，进而通过曲面整体小波分解实现曲面的整体光顺；通过曲面在节点对处的局部光顺度量，确定要光顺的节点及方向，然后用最小区域算法实现曲面的局部光顺；给出了一种由用户交互指定光顺区域的区域光顺方法；用细节部分的再次分解控制曲面的光顺误差；通过施加约束解决光顺前后曲面边界位置和切矢不变的问题；对于计算的稳定性及可能出现的奇异情况给出了论述。这些光顺算法在浙江大学开发的反求工程CAD软件RE-SOFT中的实际应用效果表明，基于非均匀B样条小波分解的NURBS曲面光顺算法能够有效地去除曲面上的坏点，改善曲面的品质。     

基于NURBS的齿轮盘铣刀后刀面插补点计算

将NURBS曲线方法应用于盘铣刀后刀面插补中,通过盘铣刀后刀面上给出的一些数据点,首先反算出盘铣刀后刀面的数据点曲线的控制顶点,再根据德布尔算法求得该曲线上的点,进而找到所要求的插补点,并拟合出了插补曲线;最后给出了该算法的应用实例。     

板料多点成形中基于NURBS曲面拓展的压边过渡面设计

研究了基于非均匀有理B样条(NURBS)的曲面拓展方法，结合多点成形设备的特点，开发了板料多点成形压边过渡面设计系统。实现了曲面柔性拓展和曲面桥接拓展两种不同的压边过渡面设计。这两种压边过渡面的设计算法效率高、适应性好，生成的过渡曲面与原曲面达到G^2连续。     

基于OpenGL的NURBS曲线曲面造型的可视化设计

介绍了NURBS和O penGL的基本概念,并采用VC 与O penGL相结合,以VC 6.0为编译环境介绍了绘制NURBS的一般过程。     

弧齿锥齿轮测量齿面的NURBS重构

利用三坐标测量机获得了弧齿锥齿轮齿面上采样点的坐标值,然后采用双三次NURBS插值方法拟合出了数值齿面,能够为弧齿锥齿轮的数字化啮合分析提供参数化的齿面模型。最后,通过一个实例说明了该方法的可行性。     

Methodology of NURBS surface fitting based on off-line software compensation for errors of a CMM

Off-line software measuring accuracy enhancement has been suggested based on the prediction of the measuring error, . Based on the error lattice, a NURBS surface can be constructed and the normals of scatter compensated points can be calculated. Then based on the normals obtained and the probe radius, the final compensated points can be determined. Let the final compensated points be target points, the desired NURBS surface can be obtained by modifying the original NURBS surface constructed by let compensated points be control points.