螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的包络-像素设计方法

针对双螺杆压缩机核心部件螺杆转子的高效高精制造问题,提出一种基于包络-像素法的螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的设计方法,能够在图形空间高效完成螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的设计。该方法结合计算机图形学与啮合原理相关理论,建立了螺杆转子与砂轮之间包络运动形成的扫掠面模型,基于Bresenham算法用指定的颜色点亮最佳逼近像素点,通过边界跟踪方法依次分段提取边界像素点,得到精准的成形砂轮廓形数据。通过与传统解析包络法的对比以及实际磨削试验,结果表明,包络-像素法与解析包络法生成的成形砂轮廓形偏差在±0.003mm,加工转子误差在±0.01mm,可以满足实际工业应用。另外,包络-像素法可避免传统啮合运动共轭曲面的接触线计算中存在求解非线性方程复杂、异常解和人工干预等不足,为计算机图形学技术在螺旋面刀具廓形设计应用提供新思路,亦适用于齿轮、蜗杆、铣刀等类似共轭产品的设计。     

像素矩阵法获取整体式立铣刀容屑槽端截形的研究

以螺旋运动包络法和数学形态学二值图像的处理算法为基础,提出了一种方便快捷准确求取整体铣刀容屑槽端截形的像素矩阵法。该方法首先将砂轮回转面离散成点云后在刀具坐标系下进行包络运动,截取砂轮回转面离散点包络运动在刀具端面上留下轨迹的点云数据,将其转化成像素点,利用数学形态学对该二值像素点图像进行膨胀和腐蚀算法提取截形边界,对所提取边界进行平滑处理和插值,得到高精度的容屑槽端截形。该方法无需解析法求解非线性方程获取接触线的过程,避免了解析法的缺点(计算复杂和有异常解),且提取边界的廓形能满足计算精度要求又直观,是理论上获取刀具容屑槽端截形、分析刀具相关参数的新方法,尤其适用于分析成型刀具包络加工螺旋面。     

基于本征正交分解加速的二维位势问题边界元法分析

基于本征正交分解(POD)的思想,采用奇异值分解法(SVD),将物理问题的求解空间分解为几何子空间和设计子空间,通过线性组合几何与设计子空间获得随机变量响应结果.与传统加速算法不同,采用径向基函数(RBF)近似设计子空间响应,实现了系统信息的压缩表达,有效降低了计算成本.采用边界元法(BEM)求解二维位势问题,并结合S...     

解耦3-CRC并联机构奇异性与工作空间分析

通过对3-CRC并联机构的位置分析验证了机构的完全解耦性.利用雅可比矩阵分析了机构的奇异性,导出了奇异位置的解析表达式,证明了机构仅存在边界奇异.最后,分别利用解析法和数值法对工作空间进行了求解,并结合奇异性的分析结果在工作空间中描述了机构运动的奇异面.     

孔状结构的六面体网格生成方法

针对孔状结构间由于边界曲率变化造成的网格划分困难,提出一种基于映射法的六面体网格划分方法.该方法首先将子域特征投射到统一源面下,对孔状结构进行包络处理并将各子域进行有效连接,然后通过设定子域边界方向找出贯穿路径,计算各子域边界间隔,最后结合超限映射算法实现全六面体有限元网格的划分.实验证明:该方法稳定、可靠,生成的六面体网格质量较高,能够解决不同孔状结构的网格相容问题.     

求解并联机器人工作空间的迭代搜索法

分析了并联机器人分支运动链与手部平台之间的几何约束关系，提出了子工作空间限制条件，通过平台姿态调整和步长变化，求得并联机器人工作空间边界．这种迭代搜索法不需要进行优化数值计算，求解过程简单，计算速度快     

3—RPS并联机构工作空间分析的球坐标搜索法

提出一种球坐标搜索法,对3-RPS并联机构进行了工作空间分析,利用分层处理方法将工作空间划分为多个子空间,利用拟球坐标搜索法确定子空间的边界匹域,并且对整个工作空间进行了定量计算。该方法有效地提高了工作空间分析的效率和简易性。     

用二次边界单元法计算弹性结构的内力

采用更精确地反映弹性结构边界上的面力分量和位移分量的三结点二次边界单元法求解弹性结构在边界上的位移和面力. 进而求解结构内部点的位移和内力, 算例证实了该方法的精确度.     

大规模界约束极小化问题的有效集截断牛顿法

许多工业过程的模型可转化为一个大规模界约束极小化问题.作者基于确定最优解处有效集的有效技巧和截断牛顿法,给出了一个求解该类问题的有效集截断牛顿法.该方法在每次迭代中,先启用允许快速修改工作集的估计技巧来估计最优解处的有效约束,然后利用截断牛顿法确定搜索方向对应于自由变量的分量,最后利用Armijo非精确线搜索得可行点;证明了所给方法的整体收敛性,并利用一组大规模测试问题对所给方法进行了数值试验,同时与文献[8]中的子空间有限内存拟牛顿法进行了数值比较,结果表明有效集截断牛顿法不仅稳定和有效,而且适合于大规模界约束极小化问题的求解.     

6R机器人工作域的计算机绘制

运用计算机对 6R机器人工作空间进行辅助确定 ,大大简化了原有作图法求解的繁杂 ,并通过计算机使传统解析法的结果变为更加直观 ,同时运用该程序可以求解在某些关节约束确定情况下机器人的工作范围 ,求解在机器人工作角度确定的情况下机器人可达域范围 ,以及机器人手部在空间某一点位或面域时其各个关节的角度 .为更好地开发应用机器人提供了一种新方法     

基于非结构化网格有限体积的LBM

提出了一种基于非结构化网格有限体积的LBM.采用Cell-vertex有限体积法离散控制方程.该方法在时间上采用伪、实二时间步,其中伪时间步采用向前差分,实时间步采用二阶向后差分方法;空间上采用edge-based通量计算方法,采用高阶TVD格式计算控制体边界通量.离散后的控制方程采用隐式迭代,控制变量采用五层二阶Runge-Kutta方法求解.二维同心圆环内圆柱间Couette流与顶盖驱动方腔流的数值结果显示该方法为一种有效求解不规则边界流体动力特性的实用工具.     

近邻系数协同强化人脸图像子空间聚类法

针对最小二乘回归子空间聚类法没有考虑近邻样本对求解表示系数的影响这一不足,提出近邻系数协同强化子空间聚类法.该方法利用近邻样本相似导致表示系数接近的思想定义近邻系数协同强化项.通过近邻样本的系数强化表示系数,从而得到更能反映样本相似度的相似矩阵,进而提高聚类准确率.在6个人脸图像数据集上的实验表明该方法是有效的.     

变截面压杆稳定问题半解析解

介绍变截面压杆稳定问题的半解析求解方法 ,在这一方法中应用了模态摄动法 .首先以均匀梁的低阶纵向振动模态函数构成求解子空间 ,然后在此子空间中把变截面压杆稳定由变系数偏微分方程描述的求解问题转化为非线性代数方程组的求解 ,从而简化了计算过程 .通过算例比较 ,说明本方法简便实用 ,且有良好的近似性 .     

数控强力刮齿加工锥齿刀刃形计算

针对强力刮齿加工的锥齿刀刀具刃形设计困难的问题,提出了一种用于加工渐开线齿形的锥齿刮齿刀刃形计算方法.根据交错轴空间啮合理论,建立内齿圆柱齿轮强力刮齿加工数学模型,推导并求解啮合方程式,得到刮齿刀齿面方程;对设计有前角的刮齿刀刃口廓形进行计算,得到锥齿刮齿刀的法面刃口曲线方程;以一种加工内直齿圆柱齿轮的锥齿刮齿刀为例,通过刮齿刀展成运动包络出的齿形和运动仿真分析,检查刀具规避干涉的能力,验证了该锥齿刮齿刀的计算方法准确可行.     

电场计算的快速多极子预条件高阶边界元法

针对多介质工频电场计算中低阶边界元法及预条件(GMRES)法的计算精度低及计算成本高的不足,在低阶边界元法基础上引入高阶边界元和快速多极子法,提出了一种用于求解三维电场分布的快速多极子预条件GMRES高阶边界元法。建立了三维电场计算高阶边界元模型,阐述了快速多极子预条件GMRES高阶边界元法基本原理和具体实现方法;通过双介质实验模型进行了方法验证,并基于500kV变电站部分关键设备的三维电场计算,表明该方法在电场计算精度及在内存消耗和计算时间上均比预条件GMRES法有明显的优势。最后将计算结果与实际测量值进行了比较,该方法的计算结果与测量值最大相对误差为8.65%,该方法更适合于分析变电站这种大尺度多介质环境下的工频电场分布。     

基于非定常边界元法的振动翼水动力性能研究

讨论了非定常边界元法的构建过程、数值模型、程序结构,建立了可以计及自由面影响的振动翼水动力性能计算模型;并采用该法在时域中进行了计算和研究.计算中采用了时变的尾涡面和时步迭代法.基于格林定理在边界面上布置Rankine源和偶极子,并采用时域方法求解自由面问题.经过数值计算结果与试验数据的对比,验证了计算模型的可行性和可靠性,表明该方法是研究振动翼非定常水动力性能的有效算法.     

弹性动力学瞬态问题的频域边界元快速解法

为解决常规基于离散傅里叶变换的频域边界元法难以解决无阻尼和低阻尼系统瞬态分析的问题,将指数窗口法与频域边界元法相结合,并采用预校正快速傅里叶变换(pFFT)方法加速边界元求解。为进一步提高分析效率,针对频域边界元法所形成的系列线性方程组,提出了一种最小二乘外推法以获得较高精度的迭代初值,可使初始解残差小于10-2,从而显著减少了迭代次数;将新型的子空间回收算法用于频域系列线性方程组的求解,加快了方程组的迭代收敛速度。算例表明,所提出的方法可显著减少频域边界元法的迭代次数,从而提高了计算效率,并有效降低了迭代解法的内存消耗。     

基于双目立体视觉测量数据的空间圆拟合方法对比

为了找出测量工程应用中最优的空间圆拟合方法,进行了基于双目立体视觉测量数据的空间圆拟合方法对比.根据相交成空间圆的平面和球面的求解次序及关联性,将现有5种拟合方法分为平面与球面共同求解、平面与球面独立求解、平面与球面关联性求解3类;利用自行研制的双目立体视觉系统,采集3组随多齿分度台做圆周运动的靶标的空间坐标作为拟合数据;以心面距、平面度、圆度为拟合精度评价指标,通过空间圆拟合试验,对比分析各拟合方法的性能及影响因素.试验结果表明:球面需要平面约束才能正确求解;先利用最小二乘平差法求解平面法向量和常系数,再利用坐标系变换法或中垂面法求解球心和半径是最优拟合方法;增加测量点数能够提高拟合精度.     

正交机器人机构工作空间的数值算法

提出了一种计算 n 自由度正交机器人机构工作空间的数值方法。先求出机器人机构末端两个关节对应子工作空间的边界曲面,在前一个关节建立参考坐标系,将已知子工作空间的边界曲面分成若干层,求出每一层上的截交线,定义截交线的两个端点、半径坐标值最大点和最小点等为特征点,根据这些特征点可生成前一级子工作空间的边界曲线和边界曲面,由此递推可生成工作空间的边界曲面,并计算出工作空间的体积值。以三自由度正交机器人机构为例进行了仿真分析,结果表明该算法具有运动学计算量小、结果精确等优点。     

基于砂轮姿态优化的修形齿轮成形磨削刀路规划

为了解决传统的双齿面成形磨削斜齿轮"修形扭曲"现象,提出一种基于调整砂轮姿态的修形齿轮成形磨削刀路规划方法。从成形磨削的本质出发,对斜齿轮的齿向修形齿面进行了数学建模分析,求解并得到砂轮与工件之间的瞬时接触曲线;由砂轮廓形的逆包络法包络出修形齿面,对瞬时接触线包络出的修形齿面与理论齿面进行误差分析,讨论了砂轮姿态与修形误差之间的关系,得到调整砂轮安装偏转角可减小修形误差的结论,同时,配合对砂轮刀具路径的规划,基于修形齿面最小误差平方和法对砂轮姿态和刀具路径进行了优化;通过计算实例对该方法进行了验证,仿真结果表明,此方法可有效地消除节圆处的修形误差,并可进一步降低啮合区域的修形误差。