弧面分度凸轮机构参数优化设计的一种新方法

在机械工程中，原始参数的选择和结构参数的设计是否合理决定了产品的质量和产品各方面性能的优劣，从优化设计思想着手，充分考虑到弧面分度凸轮机构的结构特点，采用了交互式多目标优化方法——权空间法，并将此方法与约束变尺度（ＷＨＰ）法相结合，进而解决弧面分度凸轮机构参数优化设计的问题。     

弧面分度凸轮机构参数优化设计的一种方法

在机械工程中，原始参数的选择和结构的设计是否合理决定了产品的质量和产品各方面性能的优劣，从优化设计思想着手，充分考虑到弧面分度凸轮机构的结构特点，采用了交互式多目标优化方法。     

飞机外形和结构件反求建模技术研究

 探讨了基于特征的飞机外形和结构件反求建模策略,并给出曲面特征和实体特征的定义,该方法支持具有完整特征表达的模型快速重建。提出了大规模散乱数据k近邻的空间球搜索算法,其逐步增大搜索范围的策略可有效提高搜索效率。研究了结构件与外形相关曲面特征的重建方法,当贴合面较窄、外形线接近于直线时,采用直纹面逼近,否则由蒙皮曲面等距间接求取。研究了基于工程约束的曲面形状修改算法,以B样条曲面需满足的点、线、面几何约束为目标约束,通过最小化形状修改前后差曲面的弯曲能得到精确满足目标约束的光滑曲面,推导了曲面弯曲能和曲线约束的表达式。最后,以飞机翼肋模型反求为例验证了所提方法的可行性。     

凸轮自由曲面反求建模技术

自由曲面精确建模是凸轮高精度反求的必要前提。针对三坐标测量机获得的自由曲面点云数据,研究了噪声点快速有效的去除算法、边界数据及整体数据的平滑技术、点云数据的筛选与曲面扩展;最后,结合VC强大的数据处理能力以及UG/Open二次开发工具,实现大密度点云数据在UG环境中的快速精确建模。经验证,该方法数据处理效果明显,曲面建模效率和精度高。     

西门子NX以Convergent Modeling实现产品设计又一重大突破

近日,西门子最新版NX软件（NX 11）的Convergent Modeling技术,实现了数字化产品开发领域的又一重大突破。这一全新的建模范例将极大地简化对小面、曲面和实体组合而成的几何体进行处理的工作,避免耗时的数据转换。     

壁板外形曲面展开及其在展开建模中的应用

在飞机制造领域，飞机翼面大多为不可展曲面，所以无法对翼面进行精确的展开，只能通过某种算法近似得到其展开面。本文采用纯数学的曲面展开方法，展开过程中不考虑材料的力学性能，只对曲面进行几何分析，从而计算出其展开平面。本文介绍了曲面的展开方法，并利用CATIA软件的功能，以Visual C＋＋为平台，编写了曲面展开程序，并举例说明曲面展开程序在壁板展开建模中的应用。     

整体壁板数字化展开建模方法

针对整体壁板零件数字化制造过程中对展开模型的需求,提出了一种整体壁板展开建模流程,针对曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板零件,运用基于单元等变形的复杂曲面展开方法和基于单元变形能的复杂曲面展开方法对曲面展开,并以型号整体壁板零件为例,分别验证了运用两种曲面展开方法展开外形面及所创建板坯模型的效率和准确性.结果表明,基于单元等变形的复杂曲面展开方法适用于曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板展开计算,展开的外形面及以此为基础建立的板坯模型形状尺寸准确,效率明显提高.     

弧面凸轮五轴联动数控行星磨削设备应用

综合比较了两类磨削弧面凸轮设备的特点 ,重点分析了五轴联动及行星磨削工艺的优势 ,并总结了使用设备的经验。     

Trimmed NURBS曲面造型方法的基础研究

介绍了曲面造型发展至NURBS方法的特点．探讨TrimmedNURBS方法的数学描述，并给出其在CAD曲面造型系统中的数据结构．TrimmedNURBS方法的成功应用为开发新一代CAD曲面实体（精确实体）造型系统奠定基础．     

三元整体叶轮的曲面造型及其计算机辅助制造技术

针对一种三元整体叶轮,采用B样条方法对叶片中性面上顶部和根部的两组数据点进行了插值曲线的反算,进而构造出直纹面形式的叶片中性面和叶片曲面;研究了在五坐标机床上采用球头棒铣刀侧铣加工叶轮时的刀位计算方法,给出了在UG环境下的叶轮曲面建模方法及其数控加工仿真步骤。     

旋板泵过渡曲线的数学模型

为了实现计算机辅助设计和辅助制造双作用式旋板泵定子过渡曲线,本文试提出过渡曲线的一种数字模型,用来取代目前常用的极座标过渡曲线方程。利用这一数学模型便于分析、此较和评价各种过渡曲线的特性;扩大了过渡曲线的设计范围;有利于编写通用的计算机程序,为进一步实现过渡曲线的最佳设计创造了条件。     

BUILDING A UNIFIED PRODUCT MODEL WITH COMPLEX METHOD

ＢＵＩＬＤＩＮＧＡＵＮＩＦＩＥＤＰＲＯＤＵＣＴＭＯＤＥＬＷＩＴＨＣＯＭＰＬＥＸＭＥＴＨＯＤ￥ＷｕＺｈｏｎｇｋｅ；ＷｕＪｕｎｈｅｎｇ（ＣＡＤ／ＣＡＭＲｅｓｅａｒｃｈＧｒｏｕｐ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓ...     

用复形方法建立统一的产品模型——关于下一代造型系统的研究

讨论了用复形方法建立统一的产品模型 ,给出非流形的一个严格的数学定义 ,将代数拓扑中的单纯复形的概念和方法引入到非流形中。给出一种新的非流形的 B- REP——粘合边结构 ,并且在其上建立了一些基本操作和高级操作 ,讨论的模型具有严格的数学基础、灵活、易扩充 ,能容纳悬边、悬点、悬面。此模型的这些优点 ,使工程中的各种约束 ,如参数化、优化方法、人工智能等能够加入到系统中 ,此模型可能成为下一代 CAD系统——智能 CAD系统 ( INTELLI-GENT CAD)的几何模型的核心     

复杂曲面逆向渐进成形方法的研究

复杂曲面逆向渐进成形的关键是如何确定渐进成形的运动轨迹。渐进成形的运动轨迹是按照成形件的等高线来进行加工的,传统的渐进成形是按照曲面已有的CAD模型,利用现有的后处理加工软件生成等高线加工轨迹进行加工。但由于复杂曲面没有已知的CAD模型或者已知的曲面方程,等高线图无法直接获得,因此,复杂曲面的逆向成形首先要解决等高线图的生成问题。本文通过对复杂曲面已知的离散点进行拟合获得曲面方程,从而得到逆向曲面的等高线图,并综合运用Java及MATLAB的编程优势对实物进行逆向CAD建模,由等高线图再编译成数控加工信息来完成复杂曲面的逆向渐进成形加工。文中给出了该方法的具体算法,并通过有限元数值模拟仿真实际曲面的逆向渐进成形验证了该方法的可行性。     

Online condition diagnosis for a two-stage gearbox machinery of an aerospace utilization system using an ensemble multi-fault features indexing approach

China manned space station is designed to operate for over ten years. Long-term and sustainable research on space science and technology will be conducted during its operation. The application payloads must meet the ‘‘long life and high reliability" mission requirement. Gearbox machinery is one of the essential devices in an aerospace utilization system, failure of which may lead to downtime loss even during some disastrous catastrophes. A fault diagnosis of gearbox has attracted attentions for its significance in preventing catastrophic accidents and guaranteeing sufficient maintenance. A novel fault diagnosis method based on the Ensemble Multi-Fault Features Indexing(EMFFI) approach is proposed for the condition monitoring of gearboxes. Different from traditional methods of signal analysis in the one-dimensional space, this study employs a supervised learning method to determine the faults of a gearbox in a two-dimensional space using the classification model established by training the features extracted automatically from diagnostic vibration signals captured. The proposed method mainly includes the following steps. First, the vibration signals are transformed into a bi-spectrum contour map utilizing bi-spectrum technology,which provides a basis for the following image-based feature extraction. Then, Speeded-Up Robustness Feature(SURF) is applied to automatically extract the image feature points of the bi-spectrum contour map using a multi-fault features indexing theory, and the feature dimension is reduced by Linear Discriminant Analysis(LDA). Finally, Random Forest(RF) is introduced to identify the fault types of the gearbox. The test results verify that the proposed method based on the multi-fault features indexing approach achieves the target of high diagnostic accuracy and can serve as a highly effective technique to discover faults in a gearbox machinery such as a two-stage one.     

自由曲面侧铣刀具轮廓与轨迹同步优化方法

针对自由曲面侧铣加工中轨迹规划困难、加工精度难保证等问题，提出了一种自由曲线母线类刀具的外形轮廓设计方法。该方法在优化刀具轮廓的同时，充分考虑了加工过程中的工件精度和刀轴光顺性问题，实现了自由曲线母线类刀具的形状设计和对应侧铣加工轨迹的生成。首先，通过分别定义刀具轮廓母线和刀轴轨迹面实现对刀具形状和侧铣加工轨迹的表达，并由此计算切削行上刀具工件干涉量来评价加工误差，以刀轴轨迹面能量评价刀轴光顺性，建立了基于加工误差和刀轴光顺性的刀具轮廓与加工轨迹的同步优化模型；其次，为实现对同步优化模型的求解，给出了基于序列逼近法的求解策略，以及优化初值中刀轴轨迹面控制参数和刀具轮廓控制参数获取方法；最后，分别通过加工轨迹规划实验和刀具轮廓设计实验，验证了本文算法在在自由曲面四轴侧铣加工刀具轮廓设计与加工轨迹优化中的正确性及有效性。研究成果为提高自由曲面类零件侧铣加工精度、实现侧铣加工刀具轮廓设计及侧铣加工轨迹规划提供了一种有效的方法和手段。     

基于关联设计的压缩弹簧动画制作

用常规方法很难实现弹簧等非刚性零件变形的动画制作。介绍了两端并紧磨平弹簧的造型方法,用扫描曲面的边线为扫描路径建立弹簧模型,该弹簧的高度取决于作为生成曲面路径草图中直线的长度。利用草图的关联设计来改变决定弹簧高度的直线的长度,实现了弹簧的动画制作。用这种方法完成了弹簧封闭型凸轮机构中动画制作。     

An automated approach to calculating the maximum diameters of multiple cutters and their paths for sectional milling of centrifugal impellers on a 4?-axis CNC machine

Power generators and chemical engineering compressors include heavy and large centrifugal impellers. To produce these impellers in high-speed machining, a 4?-axis milling machine(or a 4-axis machine plus an indexing table) is often used in the industry, which is more rigid than a5-axis milling machine. Since impeller blades are designed with complex B-spline surfaces and impeller channels spaces vary significantly, it is more efficient to use multiple cutters as large as possible to cut a channel in sections and a blade surface in patches, instead of only using a small cutter to machine a whole blade and a channel. Unfortunately, no approach has been established to automatically calculate the largest diameters of cutters and their paths, which include the indexing table angles. To address this problem, an automated and optimization approach is proposed. Based on the structure of a 4?-axis machine, a geometric model for a cutter gouging/interfering the impeller is formulated, and an optimization model of the cutter diameter in terms of the indexing table angle is established at a cutter contact(CC) point on a blade surface. Then, the diameters of the tools,their orientations, and the indexing table angles are optimized, and each tool's paths are generated for machining its corresponding impeller section. As a test, an impeller is efficiently machined with these tools section by section; thus, this approach is valid. It can be directly used in the industry to improve efficiency of machining centrifugal impellers.     

基于CATIA二次开发的飞翼外形参数化建模

如何快速地生成飞机三维外形模型是飞机总体设计中的一个重要问题。本文以飞翼布局飞机作为研究对象,研究了一种飞翼外形参数化数学模型,包括总体轮廓参数化模型、剖面形状参数化模型和过渡面参数化模型。基于该模型,应用CATIA二次开发技术,编制了能自动生成飞翼三维外形的CAD模型程序。应用算例表明,本文提出的参数化数学模型和所开发的程序能快速生成各种不同的飞翼三维外形模型。     

基于AT89S52的软件凸轮机构的研究

软件凸轮通过对产生凸轮轮廓的软件控制步进电机实现机械凸轮的功能,根据类速度的概念,建立了软件凸轮通电脉冲频率与凸轮机构从动件运动规律之间的数学模型。使用AT89S52单片机控制步进电机运动,从而实现了在不改变硬件系统的条件下,通过改变AT89S52单片机应用程序实现从动件不同的运动规律,即软件凸轮。提出了将类速度的概念应用于建立凸轮从动件运动规律的数学模型的新设想,其可行性已被初步的试验证实。