关于重新建立平面、球面机构与结构自由度计算新公式的研究

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束数的理论出发,对机构学的自由度计算公式进行了研究。研究结果表明,新公式不仅比1896年俄国科学院院士契贝舍夫建立的公式更为简单明了,具有计算速度快的特点,而且还适用于单环、多环、开式链、闭式链、混合链、高副、周转轮系、汽车行星排及结构力学中的静定结构和超静定结构自由度的计算。为计算平面、球面机构与结构自由度提供了更为方便快捷正确的理论计算式。     

基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究

针对现有的摩擦磨损计算公式不能全面反映磨损机理的问题,根据摩擦功原理,推导了基于磨损功的高副滑动磨损计算公式;在考虑刚度变化将引起齿间载荷动态变化的情况下,进行了机车齿轮副磨损的计算仿真分析,计算结果与实际磨损情况相符。研究表明,该公式为滑动摩擦副磨损计算提供了一种原理清晰、使用简便的新方法,为齿轮副与凸轮副等复杂曲面的高副磨损状态评估提供了可靠依据。     

一种新的平面机构自由度通用计算公式

传统平面机构自由度计算公式缺乏考虑公共约束、虚约束和局部自由度,难以通用于平面机构自由度计算,且机构增减构件后需重新求解。基于构件对于机构输入和输出运动关系的实效性影响,建立一种新型平面机构自由度通用计算公式。研究了虚约束、公共约束、局部自由度与机构自由度代数关系,定义平面机构有效构件、有效环路、广义高副概念等作为公式变量。新公式不需考虑低副和复合铰链,可以直接套用各类平面机构,克服了传统公式存在的不足。同时,新公式基于机构有效闭环划分,明确机构的基本组成单元——构件对其自由度影响,能够有效解决平面机构变形后自由度计算问题,避免重复查算。实例对比说明了新公式的简便性和正确性,且可以应用于传统公式失效或不易求解的平面机构。     

关于齿轮副等高副自由度的讨论

在计算平面机构自由度时，齿轮副或摩擦滚动副作为具有一个约束的高副考虑，本文提出这些运动副是具有两个约束的运动副。在空间机构中锥齿轮被看作具有一个约束的运动副。     

对含有齿轮副平面机构自由度的计算

通过对齿轮副约束属性的分析，指出了齿轮副分别具有高副和低副的条件，为人们正确计算含有齿轮副平面机构的自由度提供了理论依据。     

含齿轮副的平面机构自由度解析

通过对齿轮副约束个数的分析,齿轮副存在为一个高副或两个高副的情况。通过对实际情况进行分析,得出正确计算含齿轮副平面自由度的方法,为人们正确计算含有齿轮副平面机构的自由度提供了理论依据。并分析出两个原因,首先,研究平面机构自由度时会忽略构件配合间隙问题;其次,低副高副分类表述不严谨。当两齿轮作无侧隙啮合时,有两个法向约束,为两个高副;两齿轮作有侧隙啮合时,为一个高副。     

基于曲线约束的鞋楦曲面变形技术

在基于曲线长度约束的曲面变形设计方面,提出基于局部变换的约束变形算法,并与鞋楦曲面的编辑设计相结合,解决个性化鞋楦设计中的变形问题。其主要思想方法是对曲面的每一个曲线约束构造局部变换,以满足约束曲线的变形要求,再通过曲面的重新全局参数化,将约束曲线处的局部变换扩散到整个曲面。此约束变形方法与曲面的表示无关,没有采用能量优化方法来解,可以精确满足约束曲线的长度要求,算法简单高效,适用于实时编辑。     

槽轮机构的分析及其高副的磨损

本文首先对用得最多的单销四槽外槽轮机构进行了运动学分析,给出了槽轮的角速度、角加速度的公式和线图,以及拨销对槽轮的相对速度、相对加速度的公式和线图;进而作了动力分析,给出了槽轮的驱动力变化曲线;最后着重指出了槽轮机构高副的磨损破坏性质,导出了赫芝应力的计算公式,分析了整机磨损,提出了改善高副疲劳磨损、提高工作质量和寿命的可行措施。     

纤维铺放轨迹的网格化生成法

提出了一种自由曲面纤维铺放轨迹生成的新方法，即以自由曲面的网格化数据为基础，在每个二雏四边形单元中时铺放轨迹进行计算与分析。对于这种计算方法出现的各种情况进行了详细的分类讨论，推导了铺放轨迹点的理论公式。利用此方法生成的铺放轨迹曲线光滑，不会出现曲线突变的情况。该方法具有算法简单，易于程序实现的特点。     

流形网格曲面上测地B样条插值

针对现有曲面上自由曲线设计方法的不足,提出一种插值于流形网格曲面上给定点列的测地B样条曲线生成方法。用流形网格曲面上两点间的最短测地线代替欧氏空间中的两点间直线,将欧氏空间中的德布尔算法拓展到曲面空间,得到流形网格曲面上的测地B样条表示形式。对于给定的约束于网格曲面上的点列,基于欧氏空间中的B样条插值理论,反算出其控制顶点,将这些控制顶点投影到网格曲面上,作为待求曲线的初始控制顶点,生成初始的测地B样条曲线。为使曲线尽可能逼近于型值点,提出反向误差补偿策略,通过简单迭代求取约束于网格曲面上的控制顶点。根据曲线的凸包性,将曲线所在测地凸包区域与整体网格曲面虚拟分割,使插值测地B样条曲线的计算量仅与曲线所在测地凸包区域内的网格顶点数有关,而与整体网格大小无关,从而大大减少计算量。试验结果表明,所介绍方法健壮、有效,能满足曲面上曲线的交互设计要求。     

曲面造型中一种快速的曲面跟踪求交算法

提出了一种新的曲面求交算法,采用精度好、效率高、计算稳定的迭代方法求得等参数网格线在曲面上的交点,并通过跟踪获得两曲面的交线。本算法由三个子算法组成,一个是求曲面上到固定点距离最近的点,一个是求参数网格线与曲面的交点,一个是求曲面与曲面的交点。为保证不遗漏交点,利用第一个算法对参数网格点进行分类,跟踪交点时利用第三个求下一个交点。与离散法求交相比,本算法具有计算稳定性、可靠性好,速度快,精度高的优点     

曲线和曲面造型实验分析与研究

论述了应用Unigraphics(UG)的二次开发工具UG／Open GRIP实现曲线与曲面的造型设计。详细描述了相关数据点的提取及处理方法，描述了实体的边缘提取、测量点的细分及测量轨迹仿真。结合实例介绍了该方法在复杂曲面造型中的应用。     

平面高副机构的运动分析

根据高副元素接触点处的径矢和幺法矢必须相等，且接触点处的幺法矢和相对运动速度矢量相互垂直的约束条件，提出了一个3自由度5杆平面高副机构的通用分析模型，给出其高副约束议程，据此可以求解RHR，RHP及PHP型三类单自由度平面高副机构的传动比函数及其导数。     

两种测度方法表征粗糙表面的效果研究

为了比较结构函数与均方根2种测度方法对粗糙表面的分形表征效果,模拟了具有不同理论分形维数的表面轮廓曲线,然后用结构函数和均方根2种方法对它们进行分形特性表征和分形维数计算,并对表征结果进行了理论分析。研究表明,2种测度方法均具有较好的表征效果。与结构函数测度方法相比,均方根测度方法的分维计算精度高,表征曲线的线性度好,反映分形特征的无标度区间宽,分形表征效果显著。另外,均方根测度方法还具有物理意义明确和分维计算简单的优点。因此均方根测度方法不失为粗糙表面分形表征的一种有效方法。     

模糊数学在多目标优化中的应用

在多目标优化设计中，。函数曲面复杂并且缺乏分析理论，以致使优化处理常常陷入僵局。借助于模糊数学，建立起能分析函数曲面并优化处理的贴近度方法。采用贴近度计算网络优化技术，对三个优化设计实例进行实践，验证了上述方法对优化设计是可行的。     

连续体结构综合优化设计

以连续体为对象的优化解法所求得的优化结果,经常只是反映最佳传力途径的具有锯齿状边界的某个区域。基于此,将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助几何设计有机地集成在一起,提出一种基于隐含边界描述的水平集连续体结构拓扑和形状渐进综合优化设计方法,将形状导数与拉格朗日乘子法引入到优化敏度分析中,控制水平集函数的动态运动,从而间接地实现结构边界的动态演化;用B样条曲线曲面逼近拓扑优化后的结构体边界,将前一优化过程所得到的反映传力途径的概念解上升为具有光顺边界,并被参数化了的物理解;在形状优化中,设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立边界节点移动速度场计算方法和边界形状调整方法,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布,使结构变为最佳。通过一个典型算例证明所研究方法的有效性。     

基于Pro／E提高三角曲面品质的解决方案

介绍了一种三角曲面的构建方法,首先以三条边和其中一条边对应的预角创建三角曲面;接着在顶角收敛处创建投影曲线,并用投影曲线将收敛的部分曲面裁剪掉;然后以四条边界曲线创建曲面,并使曲面和原曲面相切;最后合并两曲面。通过曲面偏距网格分析可知,曲面的U、V方向网格线不再相交于一点,表明曲面品质在收敛角处得到改善。     

B样条曲线在汽车CAD软件中的应用

在CAD软件的实际运用中,曲线主要采用B样条曲线,曲面主要采用B样条曲面。如果对B样条曲线和曲面的数学理论有一些基本理解,则对曲线和曲面的创建与控制就会有较大的帮助。不同的CAD软件会采用不同的B样条算法。讨论了Auto-CAD、CATIA和Rhino三种类型的CAD软件中的B样条曲线。并结合CATIA中自由曲面模块中的相关操作,进一步说明非均匀有理多项式B样条曲线在CATIA中是如何运用的。为CATIA曲线及曲面的相关学习提供一点参考。     

三次B样条曲线数据采样插补器的研究

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求，基于数据采样插补原理，提出 了一种改进的三次B样条曲线插补器。利用此B样条曲线插补器进行数控加工，能够保证在整个加工过程中加工效率和加工质量的一致性，三次B样条曲线插补技术的实现将大大提高曲线，曲面零件数控加工的效率和加工质量。     

基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器

设计了一种基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器,给出了进给速度引导曲线的B-样条曲线生成方法。该方法在数控加工之前,通过建立进给速度引导曲线,来取代参数曲线实时插补进给速度规划的前瞻处理。实验表明,采用这种基于速度引导曲线的参数曲线实时插补器后,实时计算任务少,可以获得良好的伺服轴进给速度平滑效果和实时插补性能。