组合曲面加工无干涉刀具路径的产生

提出了一种由ＮＵＲＢＳ曲面及解析曲面元素构成的组合曲面数控加工无干涉刀具路径的生成方法，该方法将组合曲面加工中的干涉分为两种：一种是构成组合曲面的各曲面元素间的干涉、另一种是曲面元素自身的干涉，对于第一种干涉，通过曲面裁剪构造组合曲面的等距面而得到消除；第二种干涉则通过消除轨迹线自身的相交部分而得到消除。     

组合曲面加工刀具轨迹生成算法

提出一种组合曲面加工无干涉刀具轨迹的生成算法。组合曲面是一组在拓扑上互不相关的曲面元素集合。组合曲面加工中存在2种干涉：一种是曲面元素自身的干涉;另一种是曲面元素间的干涉。算法对这2种干涉统一处理,首先将组合曲面三角化,形成多面体模型;然后由三角形多面体模型生成刀具轨迹。基于交线的三角化过程和干涉区域的缩小判断,使得算法稳定、快速。最后给出其应用实例。     

非球头刀数控加工无干涉刀位的计算方法

针对非球头刀五轴数控加工复杂曲面的干涉问题。提出了一种无干涉刀位自动生成算法，主要涉及干涉检测和干涉避免两个方面．该方法基于曲线到曲面最短距离算法进行干涉检测，计算刀轴和邻近曲面的最短距离，求取最大干涉量；根据最大干涉量进行刀位调整得到无干涉刀位．该方法的有效性已通过叶轮的加工得以证实．     

组合自由曲面数控加工中的自适应策略

提出一种由直接插补和离散ＮＣ编程组成的组合自由曲面混合数控加工方法，并给出了三种自适应策略：加工区域的自适应分割、用于生成无干涉刀具轨迹的曲面自适应三角化和沿曲面／曲面交线自适应步长加工。     

自由曲面自适应投影法精加工刀轨生成

提出并实现了适合于组合自由曲面整体加工的一种刀轨生成算法,该处蒙混过关针加工曲面离散成三角化模型,在三角化模型中直接生成无干涉刀位轨迹,刀轨生成与刀轨干涉处理统一在一个算法中,根据曲面的形状规划刀轨,使刀轨的行距能够随曲面的倾斜程度而调整,有效地解决了组曲面加工编程中曲面之间存在断开,裂缝,局部搭接现象,提高了加工效率和精度。     

复杂曲面刀具轨迹干涉的消除算法

无干涉刀具轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中十分重要的问题。本文提出了一种基于三角化曲面的刀具轨迹干涉消除的算法。该算法已成功应用于作者开发的CAM系统中,实践表明该算法稳定可靠,效率较高。     

用端铣刀数控加工自由曲面的刀具干涉检测

针对用端铣刀在自由曲面上进行3轴数控加工，提出了一种系统的刀具干涉检测方法．加工自由曲面时，刀具干涉可能出现在包括刀具驱动面在内的刀具周围任何区域．提出用检测线代替检测面来寻找加工自由曲面时可能出现刀具干涉的方法，可极大地加快检测过程，改善加工精度和可靠性，而且有利于产品的几何设计和指导影响加工效率的刀具选择．研究表明，所提的方法和算法合理有效．     

复杂曲面五坐标数控加工干涉检查及刀位修正

复杂曲面五坐标ＮＣ加工编程的干涉检查和刀位修正是一个十分困难而又必须解决的问题。研究了一种行之有效的干涉检查方法。该方法首先对被加工的复杂曲面及运动到任意位置的刀身离散分割,用两组三角平面片集合代替被加工曲面和刀具;然后通过判断两组三角片是否相交以及对相交三角片的几何求交计算,来检验加工曲面是否和刀具发生干涉;并针对不同的干涉情况,给出相应的刀位修正方法。实际应用表明该方法是行之有效的。     

组合曲面的NURBS插补技术的研究

在分析组合曲面构成原理的基础上,将组合曲面分解为若干组合曲线,以非均匀有理B样条为工具,利用NURBS强大的造型功能表示分解得到的组合曲线,然后对组合曲线进行插补加工。通过对所有分解的曲线的加工达到加工曲面的目的,最后引入误差的控制。通过限定误差的大小来自动调节插补步长的大小,从而调节插补的速度,以达到高速高精度组合曲面加工的目的。     

组合曲面NC加工中刀具干涉的检查方法

分析了组合曲面ＮＣ加工刀具干涉的类型，特性及其产生的充要条件，阐述了刀具干涉的主要检查处理方法。     

反凸轮机构的设计

反凸轮机构的原动件具有简单的端部形状和运动形式,从动件则具有与运动规律相适应的复杂形状,能实现包括停歇在内的各种运动规律。近来反凸轮机构的应用较多,但缺乏完善的设计方法。本文以共轭曲面原理为工具,用运动学法建立了主动件、从动件间的接触方程;针对四种类型的反凸轮机构,推导出了它们的廓线方程、曲率半径、压力角、接触界点、干涉界点、瞬心线、滑动率和诱导法曲率等的全套计算公式,较系统地给出了设计方法。     

隐式与参数曲面间的混合曲面设计方法

针对管道曲面设计中如何构造过渡曲面问题,提出了一种隐式曲面与参数曲面间的混合曲面设计方法.对于给定的隐式曲面与参数曲面,存在着等距曲面族,每一对相关的曲面均产生交线,混合曲面即为一系列相关曲面交线的集合.采用该方法能更加方便有效地调整混合曲面的范围与形状,并能满足工程要求.文章还证明了混合曲面与隐式曲面及参数曲面之间为G1-连续.     

微凸体对直齿轮接触特性及疲劳寿命影响分析

齿轮在加载循环过程中,粗糙表面微凸体接触会在齿轮次表面形成应力集中,形成初始疲劳裂纹,降低齿轮使用寿命.为了进一步研究直齿轮表面微凸体曲率半径、高度对表面弹塑性接触特性的影响规律,利用Hertz接触理论和粗糙表面形貌的Greenwood-Williamson理论,建立了粗糙齿面单微凸体法向正接触模型、粗糙齿面弹塑性接触模型和不同粗糙度的粗糙界面接触有限元模型,并验证了模型的正确性.通过模型结果与有限元结果分析得,增大微凸体曲率半径会使接触应力有所降低,微凸体越高所受接触应力越大,且微凸体高度对接触应力的影响大于微凸体曲率半径造成影响.根据模型所得结果利用基于多轴疲劳机理的Smith-Watson-Topper方法预测了不同粗糙表面疲劳裂纹萌生所需的加载循环次数.研究结果进一步丰富了对粗糙表面接触疲劳机理的研究.     

三维Minkowski空间中的圆纹曲面

在三维闵可夫斯基(Minkowski)空间中定义了以类时曲线为脊线的圆纹(canal)曲面,并对温加顿(Weingarten)圆纹曲面进行了分类.与三维欧氏空间类似,首先以类时曲线的伏雷内(Frenet)标架为基础,结合圆纹曲面的几何定义,得到了伪正交标架下以类时曲线为脊线的圆纹曲面的参数方程.然后,建立此类圆纹曲面的基本理论,包括第一、第二基本量,高斯曲率和平均曲率等.在此基础上,得到了高斯曲率和平均曲率之间的关系,并对Weingarten圆纹曲面进行了详细的讨论.得到了三维Minkowski空间中以类时曲线为脊线的Weingarten圆纹曲面是管道曲面或者旋转曲面的结论.     

三角域Bezier曲面若干算法研究

从待拟合曲面的曲率变化大小出发 ,有针对性地提出新的三角域 Bezier曲面拟合算法和曲面曲率变化小的曲面拟合方法 ,进一步推导了曲面曲率变化大的曲面拟合方法 ;另外还研究了三角域 Bezier曲面对矩形域 Bezier曲面的逼近算法 ,给出了三角 Bezier曲面片表示矩形 Bezier曲面片的显式公式 ,通过图示形象化描绘了特征顶点递推过程 ,并指出了特征顶点递推公式。该算法在彩色 CRT校正透镜CAD系统中得到成功应用     

基于平面曲线的旋转曲面主曲率半径图形处理

曲面主曲率半径在许多工程问题中是一个非常重要的几何量,微分几何对此有专门的计算方法.以研究平面曲线曲率半径的方法对旋转曲面主曲率半径进行图形处理,避开建立曲面方程,求解曲面第一类、第二类基本量的常规运算方法,使问题既具有直观解,又具有定量解.该方法将主曲率半径的图解与数解相结合,简化了求解过程并使得问题具有可视化特点,可应用于一些涉及主曲率半径的实际工程问题.     

基于相对方向构造Gn连续过渡曲面

针对Erich Hartmann方法构造Gn连续过渡曲面时基曲面间t向相对方向相冲突的问题,提出了3种新的线性组合方法.该方法构造了在t向相对方向相冲突情形下Gn连续的过渡曲面.应用该方法在过渡切触线邻近基曲面的相对边界和基曲面上邻近切触线附近的区域曲率变化较大的情形下,构造了Gn连续的过渡曲面,解决了重新参数化局部基曲面间t向相对方向相冲突的问题.     

螺栓支承面有效半径的影响因素

为得到螺栓拧紧扭矩与预紧力之间的精确关系,对影响螺栓支承面(螺栓头和螺母)有效半径的计算方法、预紧力、被连接件弹性模量、板厚、孔隙、螺距等因素进行了研究.采用ANSYS参数化设计语言,构建了具有螺纹特征的螺栓连接件参数化有限元模型,通过Ⅰ-Scan压力薄膜传感器测量被连接板结合面的压力分布,并与有限元模型的计算结果进行比较,间接地验证了参数化模型的可靠性.通过获取螺栓连接件支承面的压力分布方式,结合螺栓支承面有效半径的计算方法对螺栓支承面的有效半径进行了计算.计算结果表明,螺栓支承面的有效半径随着预紧力、孔隙的增加而增加,随着板厚、被连接板弹性模量的增加而减小,有效半径与预紧力、弹性模量之间成非线性关系,与孔隙之间成线性关系且斜率为0.53～0.56.     

厚钣展开及成形研究—可展曲面的等距曲面及等距曲面族

用画法几何方法研究了几种可展曲面的“等距曲面”,重点是椭圆锥面的等距曲面,结论是：椭圆锥面的等距曲面是切线曲面。指出了一种“干涉现象”,它是与钣材展开成形有关的重要问题,提出了“等距曲面族”概念,并用其分析了一般切线曲面及“变位中间曲面”的等距曲面。