基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计

针对当前内啮合齿轮参数化设计和开发过程中普遍存在的建模精度不足及设计校验计算效率低的问题,使用Matlab GUI开发了基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计系统。依据齿轮展成原理,生成内啮合齿轮渐开线齿廓;应用齿廓法线法,建立内齿轮齿根过渡曲线方程,实现了内啮合齿轮的全齿廓精确建模;计算内啮合齿廓过渡点压力角α_(M)、α_(N),通过参数化设计程序完成内啮合齿轮设计参数的几何计算及干涉校验等工作,其中,过渡曲线干涉校验部分,利用齿廓过渡点压力角α_(M)、α_(N),在加工刀具任意齿顶圆角(或非特定圆角)情况下,计算出内啮合齿轮副过渡曲线干涉的校验公式。最后,将设计目标齿轮副全齿廓数据导入Catia界面中,建立了齿轮副三维实体模型,为后续齿轮系统的应力分析及动力学性能检测等研究奠定基础。

基于三维激光测绘技术的城市地形建模研究

随着城市化进程的加快,对城市地形信息的需求也持续增长。而三维激光测绘技术则以其高精度、高效率的特性广泛应用于城市地形建模中。本研究以基于三维激光测绘技术的城市地形建模为主题,首先,介绍了三维激光测绘技术的基本原理和技术特性。其次,根据实践操作,详细介绍了该技术在城市地形建模中整体流程,包括数据采集、预处理、模型构建、结果校验等步骤。同时,通过案例分析和模拟实验,比较了使用三维激光测绘技术和传统建模方式在提取精度、效率等方面的差异。研究结果显示,该技术在生成城市地形模型方面,不仅能够大幅提高地形信息获取的精确度,同时也大大优化了测绘工作的效率。此外,本研究也对可能出现的挑战及相应解决方案进行了探讨。本研究的成果对于推动三维激光测绘技术在城市地形建模领域的应用具有重要的参考价值。

齿轮弯曲强度有限元分析精确建模的探讨

根据齿轮啮合原理 ,建立了轮齿的精确齿形。系统探讨了加载位置、轮缘厚度、周向齿数的确定方法 ,分析了滚刀顶部圆角对齿根应力的影响 ,提出了两类平面问题的判据并予以验证。在此基础上 ,创建了精确的二维和三维有限元模型 ,并将计算结果与各类权威标准进行对照 。

基于BP神经网络考虑节点刚度的输电铁塔有限元建模技术

由于输电铁塔半刚性节点的节点刚度会受外载荷的影响而变化,所以为了修正输电铁塔有限元模型的节点刚度,在利用公式计算半刚性节点初始节点刚度的基础上,提出一种基于BP神经网络预测输电铁塔节点刚度的策略。首先采用ANSYS有限元分析软件,构造考虑节点刚度的2A-J2型输电铁塔模型。通过对铁塔结构的分析,可以将铁塔节点分为主材搭接节点K型节点。再根据不同节点处角钢尺寸与螺栓数量的不同,将节点分为7类,计算出每类节点初始刚度,并为其设置刚度系数。在大风工况下,得到输电铁塔在不同节点刚度时对应的杆件轴力,并建立数据集。通过MATLAB构建神经网络模型,在上述数据集的基础上,得到节点刚度的神经网络修正结果。并对比在神经网络隐含层不同层数、不同节点的情况下,半刚性节点节点刚度的数值模型模拟结果与神经网络预测结果,得到该神经网络性能最佳时的隐含层参数。当建立铁塔精确有限元模型时,可以通过测量部分杆件轴力,利用上述BP神经网络建立的“杆件轴力-节点刚度”映射函数进行预测,进而得到所建模型的真实节点刚度。仿真结果验证了考虑节点刚度的输电铁塔精确化建模方法的准确性与可行性。

U型ACFM探头精确建模和实验测试

针对当前交流电磁场检测(ACFM)仿真模型的不足,结合ACFM检测原理和数值分析技术,充分考虑U型ACFM探头扫描过程、电磁场数据点检测特点以及检测线圈材料等实际因素,提出了一种新的加入检测线圈的ACFM探头移动精确建模方法,建立工件表面缺陷U型ACFM探头仿真模型,精确分析缺陷感应电磁场信号分布规律以及信号特征量,并设计真实裂纹ACFM检测实验,对实验结果和仿真结果进行信号特征值对比分析,结果表明,仿真所得缺陷信号规律与真实实验结果一致,特征值平均相对误差不超过10%,能够较为精确地反应真实检测结果。采用提出的精确建模方法可以对任意形状、任意尺寸缺陷的U型ACFM检测进行仿真分析和缺陷信号特征提取,以弥补真实人工缺陷ACFM检测缺陷信号特征数据的不足,为U型ACFM探头优化设计以及缺陷量化等反问题研究提供基础数据。

基于UG的直齿锥齿轮的精确建模

以啮合原理为基础,研究了直齿圆锥齿轮的数字化建模方法,提出一种直齿锥齿轮三维参数化通用设计方法——扫描成型法。利用UG软件的相关功能,生成直齿圆锥齿轮的的球面渐开线,并沿分度圆锥母线扫描获得齿廓曲面片体;通过对片体进行缝合操作生成单个轮齿实体,然后通过布尔运算获得完整的直齿圆锥齿轮,从而实现对直齿圆锥齿轮的三维精确造型。

基于精确Cosserat模型的柔性线缆物理特性建模与变形仿真技术

复杂机电产品中柔性线缆敷设时空间位姿和形态易发生变化,从而导致线缆在敷设过程中线缆取样信息不准确,严重影响线缆敷设效率.为此,提出一种基于精确Cosserat模型的柔性线缆物理特性建模与变形仿真方法.该方法针对线缆大变形特性,先建立线缆活动标架和线缆参数化模型,并分析线缆的空间演化过程;其次对线缆空间位姿和形态进行描述,综合考虑线缆的几何特性和物理特性建立了基于精确Cosserat模型的线缆物理特性模型,构建出柔性线缆的动力学平衡方程;最后对模型进行数值积分求解,模拟线缆在敷设过程中的变形过程.文中设计并开发了相应的柔性线缆布局仿真原型系统,并通过实例对文中方法进行了验证.

基于数据手套的虚拟手精确建模的研究与实现

研究针对虚拟手与真实手的运动匹配问题,结合人手部的解剖学特征和机构学原理,提出将手部简化为合理的杆架机构,并采用实际物理参数测量等手段,为保证手部几何模型及运动映射的精确性与个性化,给出运动学建模、数据手套标定及采集数据处理的具体方法。结果搭建试验的平台对方法及实现进行验证,试验中虚拟手与真实手运动匹配良好,表明提出的实现方法有效且实用。

变刚度螺旋弹簧的设计方法和精确建模初探

推导并整理了弹簧设计的过程 ,完成了实现变刚度特性的变弹簧中径、变簧丝直径和变螺旋角螺旋弹簧的设计方法 ,并利用 UG 软件的二次开发功能成功的实现了其精确数模的建立工作。

渐开线齿轮齿根过渡曲线方程的建立及三维精确建模

针对目前齿轮建模方法的不精确性,文章提出了一种精确的建模方法。此方法通过研究齿轮齿根过渡曲线,精确建立齿轮齿根过渡曲线,并建立齿轮的全齿形方程,并使用编程求出齿形的坐标点,最后在PRO/E中精确建立齿轮的三维模型。用此方法建立的三维模型更准确、更简单和更实用。并为后续对齿轮作仿真分析奠定良好的基础。

考虑滤波电容ESR的Boost变换器输出纹波电压畸变机理及精确建模

Boost变换器由于受元件寄生参数的影响,输出纹波电压存在多种畸变波形,传统的忽略寄生参数的纹波电压波形分析结果单一,且误差较大,因此需要深入研究揭示纹波电压的畸变机理并建立较为精确的数学模型。研究发现开关变换器输出滤波电容的等效串联电阻(equivalentseries resistance,ESR)是引起输出纹波电压波形畸变及产生较大误差的主要原因。针对传统忽略ESR的Boost变换器输出纹波电压分析方法存在的问题,提出一种考虑滤波电容ESR的纹波电压建模方法,研究发现变换器工作在电感电流连续导电模式和不连续导电模式均存在5种类型纹波电压波形,并推导了不同模式下每种类型的输出纹波电压解析式。在此基础上进行了实验验证,实验结果验证了纹波电压畸变机理分析的正确性,同时表明建立的纹波电压数学模型具有较高的精度。

随机需求和提前期环境下的精确库存成本建模

在随机需求和随机提前期环境下,用传统的方法对库存成本进行建模时,得到的结果是不精确甚至是错误的,在需求分布不规则时则很难进行成本的精确建模。为解决这类问题,使用微元法的建模思想,对随机需求和随机提前期环境下的(Q,r)库存成本模型进行了精确的建模,并在建模过程中考虑了需求离散抵达和连续抵达两种情形。针对最常见的需求依泊松流抵达的情形,进行了精确的建模并分析其属性。最后,使用遗传算法进行了仿真分析。

双渐开线齿轮的精确建模与特征参数选择

在任意转角位置的双渐开线齿轮齿面数学模型基础上,建立了精确的参数化双渐开线齿轮的Pro/Engineer模型。通过模型分析了双渐开线齿轮特征参数,给出了配对双渐开线齿轮齿腰不干涉和采用已有刀具确定特征参数的简单方法;为双渐开线齿轮的设计、制造及其相关分析提供了精确的三维数字化模型。

月球探测器软着陆精确建模及最优轨道设计

针对探测器月面软着陆问题,在考虑月球自转的基础上建立了月球探测器在三维空间飞行的精确动力学模型。以燃耗最优为指标,利用Pontryagin极大值原理,得到了发动机推力开关曲线和推力方向角的最优控制律。综合考虑落点位置和速度约束求解两点边值问题,得到了探测器软着陆的最优轨线。仿真研究表明本文建立的精确动力学模型相对于不考虑月球自转的动力学模型可以有效提高探测器落点位置精度。

基于BP网络的激光陀螺刻度因子的精确建模

BP网络具有很强的非线性映射能力,能从已有数据中自动地归纳规则,获得这些数据的内在规律。文中先提出激光陀螺刻度因子与环境温度及温度增量有关的假设,然后采用双输入的三层BP网络建立模型,结构简单,精度高,均方差仅1.3×10-6,具有实用意义。

基于精确建模的微线段齿轮弯曲强度理论分析

提出了一种微线段齿轮精确建模方法。该方法通过建立齿轮轮廓方程和齿根过渡曲线方程,编程求出微线段全齿廓的坐标点,并利用PRO/E建立微线段齿轮的齿形模型,最后导入到Ansys中进行齿根弯曲强度分析。结果表明,齿根过渡曲线对齿轮齿根的弯曲强度大小有直接影响。该文所述方法提高了微线段齿轮齿根弯曲强度计算的准确性。

基于啮合理论的双导程ZN型蜗杆副精确建模

蜗杆副精确建模是蜗杆副计算机辅助分析的重要环节,所建模型精度直接影响后续CAE分析的准确性。针对这一问题,提出一种基于啮合理论的双导程ZN型蜗杆副精确建模方法。首先分析双导程ZN型蜗杆副加工成形原理及特点,给出该蜗杆副几何特征的数学方程,再通过NURBS曲面插值建立蜗杆副工作齿面及边界曲面,最后由曲面修剪缝合生成双导程ZN型蜗杆副实体模型。工作齿面偏差分析表明,采用该方法所建立的双导程ZN蜗杆副模型偏差极小,能满足后续计算机辅助分析的要求,为蜗轮类复杂结构设计提供一种新思路。

基于渐开线齿轮精确建模的啮合刚度的数值计算

给出了基于齿轮加工工艺的渐开线齿轮精确建模的方程,对基于Weber能量法的数值积分公式进行了详细的推导,基体变形量引入了O’Donnell的基体变形因子,并采用最大变形条件定义基点M。通过计算单对轮齿啮合的总变形量来计算啮合刚度。编制了Matlab计算程序,将得到的数值计算结果与ISO6336、日本机械学会得到结果相比较,该方法得出的数据误差小、准确,可以很好的指导齿廓修形,以减少齿轮啮合过程中的振动冲击。

基于UG二次开发的齿轮参数化精确建模方法研究

以范成法原理为理论基础,用编程工具V C++6.0对三维软件UG NX5.0进行二次开发,实现了包括变位斜齿轮等各种圆柱渐开线齿轮的三维精确建模。针对目前三维环境下进行三维精确建模过程中存在的问题,选择利用两条引导线与两组齿廓曲线进行扫掠生成单齿,然后进行阵列生成全齿的方法对齿轮进行精确建模,有效简化了CAD模型。为了实现精确建模,通过计算临界齿数确定采用何种程序生成过渡曲线,生成的齿廓准确,为复杂曲面零件的CAX建模与分析提供了新途径。

基于加工原理的圆柱齿轮精确建模及啮合分析

针对圆柱齿轮轻量化设计问题,提出一种基于滚切加工原理的圆柱齿轮精确建模及啮合仿真分析方法。根据空间啮合原理,采用通用滚刀切削面参数方程推导了圆柱齿轮的通用齿面方程;选取应用最广的阿基米德滚刀,利用标准刀具参数推导出该滚刀相应切削面的参数方程;基于B样条曲面插值原理实现了圆柱齿轮齿面的精确建模,并利用ANSYS软件的仿真分析功能与参数化二次开发技术,实现了圆柱齿轮的参数化精确建模与瞬态啮合分析。仿真实例与对比分析表明,该方法能实现圆柱齿轮的精确建模,并准确模拟和获取齿轮副在任意啮合位置的应力水平与啮合特性,为后续的齿轮副疲劳寿命分析与结构优化提供了可靠保证。