基于鼓形面的车门玻璃及导轨设计

提出一种以鼓形面拟合双曲面车门玻璃的方法,利用线元几何构造运动方程并结合K-Local-RANSAC算法从车身点云拟合鼓形面.根据鼓形线原理,由比例函数的方法得到玻璃导轨曲线,同时进行运动偏差分析,最大运动偏差小于0.6mm,完全达到工程设计要求,说明鼓形面玻璃的拟合方法及升降导轨的设计正确、合理.     

重型立式车床工作台精度的调整方法

数控重型立式车床南于加工零件重量一般在100 t以上,其工作台一般采用静压导轨结构,为了保证重型立式车床工作台静压导轨的精度和汕膜刚度,要求工作台静压导轨汕膜间隙控制在0.03~0.04 mm以内,使工作台和工作台底座有良好的接触，才能保证工作台静压导轨的正常使用。工作台和工作台底座精度的调整方法对静压导轨的精度和汕膜间隙起着决定性的作用.由于工作台导轨为超大直径的环形结构,工作台导轨精度误差包括工作台导轨端面跳动误差和安装水平误差两部分.如果要将工作台导轨这两项误差的综合累积误差控制在0.03~0.04 mm以内,就必需采取科学、合理的精度调整方法.     

静压导轨误差均化效应影响因素研究

针对一种实际的四油腔闭式静压导轨设计方案,将导轨轮廓误差分解成具有不同波长的轮廓误差分量,应用油膜厚度均化分析方法,计算了不同轮廓误差分量对应的运动误差及静态均化系数.分析表明,轮廓误差分量的波长、油垫长度及运动直线度评定长度对静压导轨静态均化效应具有显著影响.因此,在设计时应优化油垫长度与运动直线度评定长度的比值,使静压导轨均化效应对于较宽波长范围的轮廓误差分量得以增强,从而减小运动误差与轮廓误差的比值,在提高导轨运动精度的同时降低其加工难度.     

平面二次包络环面蜗杆数控磨床设计及运动学仿真

在研究平面二次包络环面蜗杆数控磨床加工原理的基础上,提出采用磨头部件内藏式和砂轮支撑座倾斜式的设计方式,将砂轮产形面与回转工作台中心轴的距离控制在300 mm以内,减少了蜗杆表面螺旋线误差和磨削的行程。采用第四轴分度盘驱动蜗杆旋转,实现磨削过程中的分度功能,提高了磨床的加工效率和加工精度。建立环面蜗杆加工原理的数学模型,推导出环面蜗杆齿面方程和砂轮产形面方程,并运用Matlab软件模拟仿真齿面方程和瞬时接触线方程,验证了新磨床结构的可行性。     

渐开线圆柱齿轮鼓形修形的实验及理论计算

在大平面砂轮磨齿机(Y7125)上,利用磨齿的同时,采用简单的工艺方法来实现轮齿的鼓形微量修形。根据啮合原理推导出以内锥面砂轮磨削齿面得到的鼓形齿面方程、鼓形量等精确计算公式。     

考虑齿向修形与安装误差的圆柱齿轮接触分析

提出一种齿向修形的等半径圆弧鼓形齿面新结构,根据齿向修形原理推导出等半径圆弧鼓形齿面方程,构建含安装误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮渐开线齿的接触分析(TCA)模型,给出TCA算法和算例.TCA计算结果表明:齿轮轴线的中心距误差对这种鼓形齿传动的接触轨迹影响很小,鼓形修形量、鼓形中心与齿宽中点的偏差及齿轮轴线的平行度误差都将对齿轮接触轨迹产生较大影响:通过调整修形参数和安装误差可以精确的预控接触轨迹的位置,这对高性能齿轮传动设计制造有较大参考价值.     

拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正

为了提高插齿刀精度和寿命并实现拓扑修形齿轮的加工,提出锥面砂轮轴向冲程点接触刃磨插齿刀及拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正方法.首先根据啮合原理和磨削过程中砂轮和刀具之间的运动关系,建立插齿刀切削刃方程;然后通过修正砂轮齿形角、轴向廓形及展成运动,使重磨深度内切削刃误差最小.此外为提高刃磨效率,通过等粗糙度磨齿法,确定砂轮每次冲程的齿面径向位置及冲程总次数.根据切削刃方程,建立2自由度插齿模型;结合插齿齿面误差和给定的目标法向修形面,推导工件的实际插齿目标拓扑修形面,建立基于插齿刀刃形修正参数(砂轮压力角、轴向廓形及展成运动)和插齿运动修正参数(工件转角及插齿中心距)的齿面误差敏感性分析修正模型.通过优化算法求解各参数,实现了拓扑修形齿面插齿修正.     

拓扑修形斜齿轮的数控成形磨齿加工

首先,设计齿廓、齿向修形曲线,经过3次B样条拟合为拓扑修形曲面,并与理论齿面叠加设计修形齿面;其次,根据成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,推导成形砂轮与齿面的接触条件方程,计算砂轮的廓形点,再通过3次B样条拟合得到精确的砂轮轴向廓形曲线;然后,建立成形砂轮磨削斜齿轮5轴联动Free-Form型数控磨齿机模型,根据砂轮位矢的等效转换,推导各轴运动关系;接着,建立基于数控机床各轴敏感性分析的齿面修正模型,用6阶多项式表示各轴的运动,判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;最后,以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床运动参数.结果表明,以齿廓修形齿面反算砂轮截形进行5轴数控成形磨齿加工,可有效降低磨削误差.     

大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径设计

针对传统的位移圆半径设计公式无法应用于具有大尺寸、重负载、变倾角等特点的大型船用鼓形齿联轴器的问题,采用有限元分析和响应面设计的方法,建立了最优位移圆半径和结构参数、工况参数之间的关系式。基于啮合原理及坐标变换,建立了鼓形齿联轴器的高精度有限元网格模型以及高精度装配模型。考虑0°和最大倾角两种边界工作条件,结合某船用鼓形齿联轴器轮齿的接触应力、弯曲应力及接触印痕的位置,确定了最优位移圆半径的设计准则。基于拉丁超立方采样方法和响应面方法,拟合出了最优位移圆半径和扭矩、齿数、模数、齿宽及最大倾角之间的关系式。通过有限元方法计算出一组大倾角和一组小倾角算例下的最优位移圆半径,与响应面方法的结果进行了对比。研究结果表明:印痕距离为0.2倍齿宽时的位移圆半径为最优值;大型船用鼓形齿联轴器的最优位移圆半径主要受最大极限倾角影响,其次是结构尺寸、负载扭矩的影响;该响应面模型是有效的,可以用于大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径的设计。     

鼓形齿的成形磨削方法及其分析

本文从高效、低成本的目标出发,提出了成形磨齿机采用磨轮连续微量径向进给产生鼓形运动的方法,实现鼓形齿成形磨削,并分析了鼓形齿的形成运动对齿轮渐开线齿形的影响规律,得出了用磨轮微量径向进给产生鼓形运动的成形磨齿机磨齿时,必须在磨轮截形设计中计入由此产生的齿形误差的结论。本文的结论对成形磨齿机鼓形机构的设计和成形磨轮的截形设计具有现实的参考价值。并已应用于Y7316X小砂轮成形磨齿机中。     

基于蒙特卡罗法的轨迹再现转向机构稳健性设计

对于转向梯形机构,以转向过程的运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度四个参数作为设计变量,以最小传动角及最大角度误差作为约束,建立了基于响应面方法的稳健设计数学模型. 应用具有正态分布参数的蒙特卡罗稳健设计方法,对汽车转向机构进行了优化设计. 比较了确定性优化方法与蒙特卡罗方法的设计结果. 在转向角度误差相差不大的情况下,应用蒙特卡罗方法设计的转向机构最小传动角大,系统的传递性能及运动性能好,并且当设计变量出现微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹.     

建立GPS水准综合模型的探讨

目的 为了提高GPS水准的拟合模型在逼近高程异常曲面时的逼近精度和可信度。方法 在总结已有研究成果的基础上，提出了应用有限元法与移动法的加权综合模型来逼近高程异常曲面的方法，并建立了一个二阶规划模型。结果 通过对实测数据的计算分析可发现：当有限元法和移动法的拟合中误差分别为18．9mm和14．4mm时，有限元法与移动法的加权综合模型的拟合中误差仅为6．0mm。结论 有限元法与移动法的加权综合模型的逼近结果比单一模型的逼近结果有了较大的提高，是逼近高程异常曲面的一种有效方法。     

改进混沌优化算法在水电站水库优化调度中的应用

为提高多维目标函数全局最优解的计算精度,提出了一种改进的混沌优化算法(MCOA).利用混沌运动的随机性、遍历性和规律性进行全局寻优;通过引入解向量的优选,将解向量定位到最优解的附近,从而找出全局最优解.最后将该算法应用于水电站水库优化调度问题,并进行仿真计算,计算结果验证了算法的有效性.MCOA原理简单,易于编程实现,具有较大的实用价值,为求解水电站水库优化调度问题提供了一种有效方法.     

面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法研究

针对高精度、高保真的点云数据在精简后点云数据重构网格精度降低误差增大的问题,提出了面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法.首先通过空间八叉树法建立点云数据和网格的拓扑关系,并利用原始点云到重构网格的距离确定网格的误差,以目标精度为阈值,然后利用增点法对面片进行划分,最后根据插入点算法重新定位插入点.实验验证表明：利用该文方法对兔子和龙进行一次细分使得精简率90%兔子重构网格误差由0.81 mm提升到0.48 mm,精简率90%龙重构网格误差由0.36 mm提升到0.11 mm.     

基于响应面法和正交试验的涡轮流量计优化设计

为降低流体黏度对涡轮流量计测量精度的影响,将涡轮流量计仪表系数线性度误差最小值作为目标函数,在运用计算流体力学（CFD）仿真的基础上,先通过Plackett-Burman设计筛选结构参数,并根据几何结构对目标函数的影响将其划分为两个等级,即显著影响因素和次显著影响因素;再通过Box-Behnken设计及响应面法对显著影响因素进行优化设计,分析结构参数间的交互作用,得到参数的最优设计点;最后在响应面分析基础上通过正交试验对次显著影响因素进行优化设计,得到最优参数组合。对最优参数组合的涡轮流量计进行试验研究,试验结果与CFD计算值吻合,仪表系数线性度误差由1.71%下降至1.59%,表明优化后的涡轮流量计测量精度得到了显著提高,基于响应面法和正交试验的优化方法可以用于涡轮流量计的结构设计。     

基于多项式法的地表移动变形计算模型修正

针对基于概率积分法的地表移动变形值计算结果误差较大,评价煤层开采后上覆构筑物危险性存在安全风险的难题.依据地表下沉值与其它移动变形值之间的计算原理关系,结合煤层开采后地表移动变形计算结果和实测结果,该文提出了利用多项式法对计算模型进行修正的方法,构建基于概率积分法和多项式法相叠加的地表移动变形值计算模型.以某矿已采工作面地表下沉值实测数据为例,研究结果表明：计算模型修正后得到的地表下沉值与实测结果之间的误差范围仅为0.1～0.4 m,极大的减小了计算模型的误差范围.     

空间多杆机构实现磨削大圆弧零件的原理及工艺分析

提出一种在普通平面磨床上利用空间机构加工大圆弧曲面的方法,将工作台的直线运动转化为工件的微小转动,砂轮在工件圆弧表面作包络曲线运动,机构简单,调整方便.对杆组进行的优化设计和加工误差分析结果表明:加工曲线的曲率半径由250 mm至1 000 mm连续变化,工件曲面误差小于0.03 mm,并可加工凸凹圆弧曲面.     

双臂机器人避关节极限与避奇异位形优化研究

关节极限及机械手臂的奇异位形的限制,往往导致协调任务失败。通过对冗余双臂机器人的研究,利用冗余手臂的自运动特性并基于梯度投影法及奇异鲁棒性求逆法完成了冗余手臂的避关节极限及避奇异位形的优化。经过优化后获得了最优的关节位形,同时对双臂末端轨迹的误差进行了分析和控制,有效的降低了末端轨迹跟踪误差,使机械手臂的运动性能得到了明显的改善。最后通过仿真验证对比优化前后的结果可知此优化方法的可行性。为冗余双臂机器人协调控制方法的研究提供了条件。     

基于混合优化算法的关节臂式测量机参数标定

为进一步提高关节臂式坐标测量机等高机动性精密测量设备的测量精度,使用D-H矩阵法建立其关节坐标转换数学模型并据此推导出参数误差模型.针对非线性多参数标定问题,通过变换分析消除了最小二乘法求解时矩阵中的冗余参数,降低了计算的复杂性.设定判定准则并实现最小二乘法和模拟退火算法的混合,提出了一种基于混合优化算法的参数标定方法,解决了LM算法的初值设定和SA算法的搜索效率逐步降低的问题.实验结果表明:关节臂式测量机参数经混合优化算法标定后,参数的误差范围有了显著的缩小,单点重复性误差的平均值减小了1.746 mm,长度误差的平均值减小了0.941 mm,测量误差得到了进一步的抑制.