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水管 三通 注塑 模具设计 机械 毕业设计 论文 a3222

资源描述：

文档包括:

说明书一份，35页，14000字左右。

任务书一份。

开题报告一份。

外文翻译一份。

实习报告一份。

课题申报表一份。

图纸共24张，如下所示

A0-模具装配图.dwg

A2-动模底板.dwg

A2-动模板.dwg

A2-定模底板.dwg

A2-定模板.dwg

A3-三通管.dwg

A3-凹模1.dwg

A3-凹模2.dwg

A3-型芯.dwg

A3-定位圈.dwg

A3-模脚.dwg

A3-滑板1.dwg

A3-滑板2.dwg

A3-滑轨.dwg

A3-顶出底板.dwg

A3-顶杆固定板.dwg

A4-复位杆.dwg

A4-导套.dwg

A4-导柱.dwg

A4-浇口套.dwg

A4-轴.dwg

A4-锁紧块.dwg

A4-限位套.dwg

A4-顶杆.dwg

内容简介：

of a in In a is EM As a is CD EM -Y a of of it is is to do of in to a of or As a a is on as In to of in is a of in a 3 to of to 4. of is at it is in as to is of a is EM . 1 of At to on in of is of is to be a -Y is is CD D an as to is a 1. of :H. K. L. J. H. of of CD In a of -Y a of of As a is CD EM 2 of 2. of . of of DH)909042 (:* 8000 (of 010 (0 ( 0() / 2 (0 (s) .3 2 is of of is is is CD of by 1of 1 of a a XZ CD of is on to As 2, by to of d4. 3. is 3. of C of is by is of is 3. An is by of of by of is by of as 4. :of a in +) is as a 1). on 2) by of is as of 3). is 4), -) if a is 00 400 600mm/s80V405. on of is 5, is to of be of by is 00Pm 80V 50Pm 40V. (500,420)(140,420)(500,60)(140,60)20,240)41238. of 7. of ,Z)6. he is to by in of a to To a as 6 is 6 CD 6, CD is by As D as in to is of At a 480640 in of is m of CD is CD is of is a 2D XZ)is by by to be at of no by if is of is by is of is of to 00 We be 165 or is of in , : H. K. L. J. H. is in is by of CD As a we of In 00162Pm/s). At of is As 8, is 320, 240) is of of In of by of is to (a) of b) In of of 30590 On is 12is is of is 10. of is 320, 240) is of of 00600 is 220, 240) In of we to of of is of of to In of is by in 1 (a) of b) of c) of 1 (a) of of 1 (b) of of of as 11 (c) 100200300400500100 200 300 400 500 600X a) 0100200300400500100 200 300 400 500 600X b) 9. of (220,240)(320,240)10. of 100200300400100 200 300 400 500X 100200300400100 200 300 400 500X 100200300400100 200 300 400 500X a) (b) of (c) of 11. of :of a 30 it is is of 14. of a 4)(1)(2)(3)13. of a 300,180)(240,300)R=60(404,240)(300,300)30:XZ(c)(b)(a)30:12. of a is As 12, 6 to In of m. 3 of of a 1) 4). 4 is a of of of CD of of to be 5 30 of a it is is to do ., (2001) NC 792 ., ., (2002) M4 of 5943 ., ., ., ., (2003) : 165 ., ., ., ., .,., (2004) of 457: 外文翻译 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 李润铭 班 级 B 机制 054 班 学 号 0510110401 指 导 教 师 许晓琴 1 外文资料名称： of a 外文资料出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 2 译文： 显微车床的影像反馈控制 广尾岛 ， 克斋藤 ， 周荔波 ， 六月清水 ， 茨城大学 李润铭译 关键字 ： 显微车床，影像反馈，位置控制 摘要 ： 近年来显微机械加工技术迅速发展。在这次研究中，显微车床安装了已经发明并得到发展的标准电子组件真空室。首先，通过标注电子图形装置中的 荷耦合装置 )成像，影像导引显微车床系统得到发展。传统的进给控制只控制 向，这种方式直接控制刀具的位置、路径和速度。通过接受各种建议，切削试验成功进行，并证实了显微车床系统的切削效率非 常高。 1 介绍 近年来，生产显微零件的系统要求小型化，显微加工技术发展迅速。探索性研究的水平已经达到分子和原子水平。作为动力源， 微电子机械系统）在制造显微部分和装置中扮演了主要角色。然而，基础是影音石板技术，因而可以应用像硅晶体这类有限的材料。为了满足电子和光学应用的显微化要求，选择显微加工技术的从三维方向控制加工多种材料是必须得。 显微机械制造系统（ 容易满足多种材料的各项要求，而且应用最小精度方法达到高的重复性和精度。然而 际执行中遇到很多科学技术障碍，其中之一是平面化学 影响。当加工部分达到显微尺寸，发现表面 3 变化率倍数增加，生产的部分与传统加工的零件差不多。另外一个问题是引导动作和位置控制，传感器立即测量刀具和工件的相对位移的能力还没有实现。 在这项研究中，显微车床安装运行了 已经发明并得到发展的标准电子组件真空室。图 1 表明显微车床的发展过程。在这种有氧情况下，切削实验证实表面化学反应对显微零件的影响。然而，因为显微车床的尺寸很小，它的刚度也低。传统的只控制的方法不能精确控制车刀位置，因而，影像反馈控制方法被提出。 通过 微电子扫描器）形成的图像通过 字 化为 8 进制灰度图像。因为每个像素包含 2 维信息，因而这个影像系统提供了一个直角坐标来描述物体。像素坐标不受机械误差影响，并且直接测量刀具和工件的相对位置。这个方法随着显微放大倍数和电子耦合像素的数目应用越来越多。在这项研究中，影像控制配置被提出并且应用到刀具运动进给控制。不同于只控制 向的传统刀具进给控制，这个配置直接控制刀尖的位置、路径和速度。首先，影像引导显微车床系统的代 像。 图 2是显微车床系统发展过程的方块图，它包含三个主要模块：驱动显微车床动力模块，产生图像的感应 模块和执行进给的执行模块。每个模块有不同的功能，驱动模块是核心部分，执行切削操作。感应模块从 出图像，获得刀具和工件的位置。另一个任务是处理图像和控制进给，这是由执行系统执行的。图 1 的上部显示执行模块的全部外观。表 1 显示系统的规格。 驱动模块还结合一个 应模块包含一个高强度的电荷耦合图像装置。通过感应模块，工作部分的外观不仅在监控器上显示提供信息给操作员，还转换为数字信号给下一工序。 4 在图 2 的流程图显示，金刚石车刀由影像反馈进给控制。感应模块首先通过比较捕获的影像信息和输入信 息确定刀具和工件的位置。符合的刀具和工件的相对位置，刀具路径和速度就计算出来并转换适当的脉冲。 右边的图 3显示了显微车床的发展。这个车床包含连接直流电控制的套爪卡盘的主轴，中心的调整装置，应用压电激励器和 面装置，控制 x 方向上的深度和 z 轴进给。 由压电激励器和直线引导器组成。 图 3 的左部是 面装置。 面装置精确驱动刀具位置，驱动 面装置的重要点是控制主动机械运动方向，距离和速度。图 4 显示锯齿波形的惯性变化的机构，运动方向由图 4 显示的锯齿波形刀刃的上升 /延伸决定的。例如，向右（ +）的机构解释如下，电压逐渐升高，压电激励器在（ 1）处延伸最大。激励器因为电压迅速下降而在（ 2）处收缩。压电激励器受摩擦的那面是小变化，这是电压在（ 3）处逐渐升高。激励器在（ 4）处又延伸了，并接近右侧。如果给相反的脉冲，激励器同样像左延伸。 其次，描述机构的速度控制。图 5 显示，速率与脉冲的频率和电压成比例。 最后，脉冲的数目决定运动距离，因为 80V 或 40V 范围内每个脉冲代表 500 m。 5 金刚石刀具安装在 面装置，它用压电激励器驱动刀具。有些机构误差主要由热膨胀，激励器的磁滞现象和主轴直角为校正引起，可能直接对系统执行有消极影响。为了解决这个问题，发展了一个影像控制配置，如图 6 所示。图 6 左部是显微车床和在 Y 轴的 图6 的右侧图片，引入的视觉信息是由感应模块的电子耦合器件用 8位像素表示。 因为每个像素有二维信息，影像系统提供直角坐标系表示物体。像素坐标不受机械误差影响，并且它随 大倍率增大而增大。 在最新研究中应用了 480640 像素，例如，当 视野双重放大，像素坐标单位大约 6 m。当 着 Y 轴排列，刀尖和工件的位置投影到二维像素坐标。通过像素坐标控制，刀具能精确定位和运动而不受机械误差影响。相反，如果刀具的刚度低，刀尖的位置不会受 而，更重要的是，操作影响低刚度显微车床的位置精度。 6 对于这个系统，在先前第 3 和第 4 部分介绍了驱动模块和感应 模块，影像反馈控制方法在这部分介绍。影像反馈控制方式通过刀尖位置和 来的图像驱 动刀尖进给。 首先，我们检查了刀尖的直线路径和圆周运动。这些路径控制，驱动频率是 300162 m/s）。第一，用直线路径描述刀尖路径。如图 8 所示 ，目标位置定义为 (320， 240)，它是 中心而且 4 种路径控制同时检查。直线控制中，目标位置决定角度，现在位置决定刀尖进给。 图 9（ a）显示无反馈控制的刀尖结果路径，（ b）显示反馈控制。无反馈控制下，四路的最终误差在 530 m)和1590 m)之间。另一方面，有反馈控制的路径沿着目标路径，最终误差在212 m)之内。 其次，圆周路径控制，多轴向插值法的圆路，图 10 显示的是圆周路径控制的条件。目标圆形路径的中心定义为（ 320， 240），它是 像的中心，半径是 100600 m)，此外，刀尖从点（ 220， 240）开始沿着逆时针方向重复 3 次。在圆周路径控制下，我们考虑反馈不仅角度形成了目标圆道路和出席工具位置的中心，而且是错误在目标圆道路半径和从目标道路的中心的距离之间到当前工具位置半径的偏差。无反馈驱动 运动的情况下，刀具通过提前计算角度控制路径。 图 11 (a)显示无反馈控制的刀具运动的结果路径，并且 (b)显示仅角度的反馈控制的路径，并且 (c)显示以角度和半径的反馈控制的路径。 图 11 (a)展示结果路径偏离目标路径和圆弧路径的中心偏离目标路径。图 11 (b)显示结果路径与目标路径匹配，但结果路径的半径随路 7 径延伸而变大。 图 11(c)显示结果路径 紧密接近目标路径，并且误差是 530 m)。 从以上来看，证实提出的反馈控制方法对刀尖位置控制很有效率。 最后，运用提出的控制方法，做切断 一根黄铜棒试验。 如图 12 所示，刀尖运动是圆周和直线。 目标路径向右运动 16 m)每 1 刀，然后刀尖切削。 在这个实验，切削的总深度是 150 m。 图 13 显示切口实验外观，并且黄铜棒的切口从 (1) 推进到 (4)。 图 14 显示 的切削黄铜棒相片。 从这张图片，开发的微车床系统可以很好执行切削。 本文描述了发展基础研究视觉引导的显微车床。系统包括了驱动模块，并且加入感应模块，提出影像反馈控制方法。 研究了驱动显微车床的 且提出 使用 和图象处理，实现了在显微车床刀具和工件的准确定位。系统的影像反馈控制方法由驱动模块和感应模块组成。运用提出的控制方法，在实验中，线性路径控制和圆周路径控制的误差在 5 30 m)。 此外，切削黄铜棒的试验成功了，它证实开发的显微车床系统可有效 实行 切削运动。 ! ! ! ! ! ! ! #$% #&% # 应用!#$%&$() (* +!,- +!/! ! !#!# 年 第 !$ 期!( #$%&()( $*( $冷加工!# 与 #$%机床工业计算机应用技术专家委员会 ! （山东济南 ! #$） ! 陈宗舜! ! 信息化促进工业化是方向也是现实。信息技术应用发展迅速，新技术的应用将使原有应用系统在功能、性能上大大提高，也必然带来人们认识上的改变与提高。# 系统虽然与产品设计 #$ 及生产管理 &)*% 企业资源规划密切相关，工艺被称为是产品设计与生产管理的桥梁。但是由于集成技术问题没有得到相应解决，以往 # 只是企业工艺部门独立应用的系统，没有成为#$ 与 &)*% 企业资源规划的桥梁。 $& 技术的发展，使产品数据管理面向产品整个生产过程，称为全生命周期产品数据管理，这为企业信息集成提供了解决方案，也使 # 与 +)% &)*% 企业资源规划集成成为可能，使 # 成为 +)% &)*% 企业资源规划的桥梁。为了分析实施 $& 情况下 （也有称为基于 $&）的 #系统，对以下问题进行研讨。& !# 系统的分析（ ,）工艺信息的基本流程 ! 图 , 是以加工工艺为主的信息流程。从工艺信息流程图中可以看到设计信息是工艺系统的输入信息；企业生产组织、设备及工艺装备、工人技术状况是基础支持信息，各种制造的工艺规范是控制信息，是实现优化 （安全性、可靠性与经济性）的保证；工艺路线、工艺规程、材料定额、工时定额及工装设计是输出的目标信息。（ -）工艺系统处理的信息内容! 输入信息.( 产品信息。包括产品名称、型号、规格、性能等产品属性信息及产品、部件装配图，产品、部件结构数据。/( 零件信息。包括零件名称、件号 （图号）及零件材料、净重等属性信息以及功能、几何形状、尺寸、精度、或输入零件特征编码。控制信息.( 企业生产组织信息。包括生产类型、!生产系统的图 0! 内 1 壳体腹板应力分析图! ! 从图 0 和图 2 可明显观察出加肋后的壳体腹板所受应力和变形分布更为均匀合理，安全系数有较大提高。再在相应位置添加附筋，便可更好图 2! 内 1 壳体腹板变形分析图地解决壳体腹板应力集中和结构变形，达到了设计要求。设计检查结果如图3 所示，应力和变形都得到了很好的控制，有效的指导了桥图 3! 内 1 壳体设计检查图梁模型钢结构设计和后续的加工制作，检验钢结构主筋位置分布的合理性和设计实施的可行性，对提高模型结构的稳定性和控制模型的整体重量都有积极作用。结语应用 4567895:;?: 插件能够简单、直观、有效地模拟出桥梁模壳体腹板的应力和变形情况，为桥梁模型钢结构设计提供了理论指导依据，简化了设计计算过程，降低了前期设计强度，使设计人员有效地把握壳体腹板的受力和变形情况，更好地进行钢结构设计。（收稿日期： ! !#$%&$() (* +!,- +!/#$% #&% # 应用 ! ! ! ! ! ! !冷加工!# 年 第 !$ 期!#!( #$%&()( $*( $图 )! 工艺信息流程图组织结构，每一生产部门的功能、对外协作情况。*( 设备及工装信息。每一设备、工装的规格、性能及配置。+( 工人技术情况与生产习惯。,( 毛坯制造及热处理规范。包括铸造、锻造、铆焊和热处理等工艺规范。-( 加工工艺及装配规范。包括加工零件的分类规范（成组规范）以及机械加工顺序、机床选择、工装选择、毛坯及加工余量选择、切削用量、工时定额和装配工艺等规范。!输出信息.( 工艺路线 （零件制造的流程）。*( 工艺规程。包括工序顺序、机床、工 （夹、量）具、加工部位、工序余量、切削用量以及加工、装夹、测量中的注意事项，必要时输出工序卡、工序图等。+( 材料定额。包括零件的毛坯余量、切口、夹头、毛重、定额、一个毛坯的加工件数和材料利用率等以及产品材料定额。图 /! 产品设计信息与工艺信息关系的分析,( 工时定额。包括零件的准备及终结，机动，辅助和自然消耗等工时及产品工时定额。-( 按产品，部件汇总的工装，材料及工时等信息。（ 0）输入信息的分析：产品设计信息与工艺信息关系的分析。图 / 是产品设计与工艺设计各阶段技术文件、图样、资料的关系。#产 品 设 计 信 息、工艺信息与生产经营管理信息关系的分析。图 0是 #$ 系统输出图样，技术文件及工艺设计技术文件与生产管理的关系。图 0!产品设计信息、工艺信 息与生产经营管理信息关 系! 企业信息化应用计算机进行信息处理的情况分析（ )） # 初级应用阶段的数据管理。由于 #初级阶段的应用仅限于编制工 艺 规 程，工 艺 路 线，材料定额等，是工艺部门内部各工作岗位独立的工作处理， # 输出的都是传统的纸质工艺文件，以此来传递信息，全厂所有员工用手工查阅纸质工艺文件， #输出的工艺文件和没有用 # 时完全一样，是纸质的各种工艺文件，以此进行互相信息传递与交流，没有利用存入计算机内的信息进行交流，传递，产生的数据资料的管理也和人手工处理时完全一样。存在的问题：# 虽是个独立的系统，但许多工艺文件的编制与统计表格都需要产品设计信息，由于与其他系统数据资源不能共享，数据只好重复输入，发挥不了计算机与信息系统的优势。# 系统为了读取设计信息，必须专门开发接口程序。!# 系统为了存储工艺信息，实现 # 系统内部 （工艺规程、工艺路线、材料定额、工时定额、工装等）数据共享，处理各种工艺数据报表，必须专门建立产品工艺数据库，开发各种数据处理 （汇总）程序。$# 系统为了存储工艺文档资料，必须专门建立产品工艺文档资料库及其文档资料管理程序。%# 系统输出工艺规程、工艺路线、材料定额、工时定额、工装信息，没有实现 &1& （企业资源规划系统）要求的数字化， &1& （企业资源规划系统）只好重新输入。（ /） # 深入应用对基础数据及产品数据管理的要求。为了解决以上存在的问题，在 # 深入应用时必须：建立统一规范的图形库与数据库，为了应用先进适用技术中的先进设计方法，达到产品设计与工艺设计的优化、标准化，在 #% 2 内部实现技术基础数据与资源共享，必须建立统一规范的图形库、数据库、方书书书! ! ! ! ! ! ! #$% #&% # 应用!#$%&$() (* +!,- +!/! ! !#!# 年 第 !$ 期!( #$%&()( $*( $冷加工法库、资料库，达到 )*% +,-./( . 企业产品标准体系的要求，并由统一的数据管理系统统一管理的。!实现产品设计与工艺设计的数字化，由于在# 技术部门内部及与全厂企业资源规划系统集成运行，互相交换读取信息，必须实现产品设计与工艺设计的数字化，才能对各种格式数据进行提取，转换，由统一的数据管理系统管理。图 / 是实施 &0% 企业资源规划对设计文件的要求；图 - 是传统工艺文件与实施企业资源规划后工艺信息需求的比较。图 /!实 施 &0%10对 设 计文件 的 要 求实现产品设计与工艺设计的图样、文件、资料及数字化的产品设计与工艺图样、模型、文件档案的统一编码，以及图图 -!实 施 &0%10对工艺信息需 求样、文件、资料的修改，版本更新，对全部图档实行计算机管理，并保证其安全性。#实现产品生产技术准备计 划 制 订、下发、执行的全过程计算机控制。$建立快速通用查询系统，实现产品设计与工艺设计的图样、文件、资料及数字化的产品设计与工艺图样、模型、文件档案的重复利用，缩短生产技术准备周期，实现产品设计与工艺设计的标准化，优化生产制造。! #$% 是 &$ 与 &# 的桥梁也是 &$(&#与企业资源规划的桥梁通过以上分析， #$ 系统与 # 系统有相互信息需求，并为企业资源规划提供合格的数据，因此必须实现信息共享。为此，建立一个共享信息的管理系统成为最佳方案，也就需要建立一个能达到以上要求的数据、信息管理系统，这就是 $& 产生的原因。最早的 $&是对数字化的图样档案进行管理，没有产品数据管理的功能，第二代的 $& 系统才基本具备了以上功能，这种为部门服务的 $& 称为部门级的 $&，第三代的$& 面向全厂、面向产品的生命周期全过程，被称为是企业级的 $&，也称为 2&。 $& 系统的功能是：（ .）对产品开发、制造过程的各种数据进行统一定义和组织，使企业共享统一、规范的数据平台，为各种#3 系统提供集成的接口。（ 4）接收、储存产品开发及制造过程中的各种基本数据并进行有效控制与管理。（ 5）生成产品多视图结构数据，对产品结构进行有效配置与访问。（ /）提供零部件的特征分析与分类检索，提高零部件的通用化、标准化水平，优化产品结构，优化开发与制造过程。（ -）提高产品数据、图样、档案的安全性和使用方便性。（ 6）支持在产品开发与生产过程中应用先进制造技术。) #$% 的应用简化 &# 系统功能与结构（ .）大量的手工输入信息可从 $& 数据库中读取。如产品、零部件属性信息与产品结构信息，产品、零部件图形信息。（ 4） # 系统可以省去以产品部件为单位的工艺信息汇总功能与汇总信息。 $& 系统有强大数据处理功能，只要 # 系统提供基础信息，各种数据处理，报表输出 $& 系统都可完成。（ 5） # 系统可以通过 $& 为 &0% 10 企业资源规划提供合格，规范的工艺信息。（ /） # 系统可以通过 $& 为 #$ 系统提供工艺设计信息。图 6! $& 与 #$% #% 10 的互相关系（ -） # 系统内部集成不需要独立建立产 品 工 艺 数 据 库。如工艺路线，工艺规程，材 料 定 额，工 时定额，可用 $& 数据库进行数据管理。（ 6） # 系统不需要文档资料管理功能。 $& 文档资料管理功能完全涵盖了工艺文档资料管理功能。图 6 是 $& 与 #$% #% 10 的互相关系。! （收稿日期： 477,7849） 文 献 资 料 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 李 润 铭 班 级 B 机制 054 班 学 号 0510110401 指 导 教 师 许 晓 琴 文 献 资 料 1 文劲松，崔树标，徐金榜，李德群 ， 等 塑料注塑模具 2004， (5)： 5 2 陈宗舜 . . 用 ， 2008， (7)： 723董亚峰，程鹏飞，黄莉，等 . 动仿真功能在试验教学中的应用 J. 2007， (1)： 744 张 云 华 . 齿 轮 减 速器 的最 优 化 设计 J. 仿真 / 建模 /008， (9)： 805 张 云 华 . 滑阀式真空泵振动平衡仿真实验研究 J2007，(9):3986丁杰 ， 荣志林 ， 等 变流器柜体结构分析 J2008,(2):277 李文龙，韩明翰，尹建达， 等 . 渐开线齿轮廓面的特征线及其误差分析 J. 机械传动 ,2007,(2):208朱茂涛，韩兵 ， 等 . 农用运输车驱动桥壳疲劳寿命分布预测 J2008， (1):1669 谢伟红 ， 叶亮荣 ，等 . 曲面细分方法及其应用 J. 应用与实用技 ,2007,(2):4510 宋轶民，张俊，郑奇斌，冯志友，张策， 曾梅， 等 . 双环减速器的弹性动态静力分析 ,2004,(5):5湘 电 培 训 与 教 学 2 0 0 7 年 第 3 期一 、 概 述几 何 造 型 是 C A D 中 的 关 键 技 术 之 一 , 现 代 工业 产 品 设 计 对 C A D 系 统 处 理 复 杂 拓 扑 形 体 的 能力 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 。 虽 然 以 N U R B S 为 代 表的 造 型 表 示 方 法 已 经 取 得 了 非 常 成 功 的 应 用 , 但它 仅 适 于 表 示 规 则 拓 扑 形 体 ( 单 个 补 片 ) , 拼 接 和裁 剪 还 存 在 很 大 困 难 。 细 分 曲 面 造 型 技 术 是 一 种基 于 样 条 可 细 化 性 质 基 础 上 的 以 网 格 细 分 为 特 征的 离 散 造 型 方 法 , 具 有 表 示 的 任 意 拓 扑 性 , 光 滑 保证 性 , 计 算 简 单 性 等 传 统 方 法 难 以 比 拟 的 优 点 , 是目 前 国 际 上 计 算 机 图 形 学 领 域 的 最 新 技 术 。 本 文介 绍 了 几 种 常 用 细 分 方 法 及 其 应 用 。二 、 细 分 方 法1 . L o o p 细 分 方 法L o o p 法 是 C h a r l e s L o o p 提 出 的 一 种 简 单 的 基于 三 角 形 网 格 的 逼 近 型 面 拆 分 细 分 法 。 它 被 证 明了 包 括 边 界 情 况 在 内 , 即 使 点 的 价 达 到 1 0 0 都 可以 保 持 续 。L o o p 法 是 基 于 三 向 箱 样 条 的 细 分 方 法 , 在 规则 网 格 处 可 生 成 续 的 曲 面 , 奇 异 点 处 可 以有 续 , 其 网 格 可 以 是 任 意 的 。细 分 规 则 L o o p 法 的 细 分 规 则 如 图 1 。 其 中 可 为 或 n 3 , = 3 / ( 8 k ) 边 界 和折 边 处 使 用 了 特 殊 规 则 , 可 以 在 边 界 和 折 边 处 生成 仅 依 赖 于 该 边 上 点 的 三 次 样 条 曲 线 。切 向 量 计 算 L o o p 规 则 中 的 切 向 量 是 非 常 简单 的 。 内 部 点 的 切 向 量 可 记 为 :( 1 )该 公 式 可 以 在 细 分 各 个 的 层 次 应 用 。通 常 , 切 向 量 是 用 来 计 算 法 向 量 的 。 法 向量 可 通 过 叉 乘 , 该 叉 乘 可 也 即 由 点组 成 的 所 有 三角 形 的 法 线 的 加 权 平 均 。 法 线 的 标 准 计 算 方 式 是该 点 相 邻 的 所 有 三 角 形 的 法 线 的 平 均 , 上 式 可 以看 作 是 对 此 地 一 个 逼 近 , 算 量 要 比 平 均 所有 三 角 形 法 线 的 计 算 量 小 。图 1 L o o p 细 分 规 则在 边 界 上 , 点 沿 边 界 线 的 切 线 可 为。垂 直 于 边 界 线 的 切 线 可 为 :( 2 )其 中 ,极 限 位 置控 制 点 在 细 分 时 , 其 极 限 点 是 一 个 固 定 点 。曲 面 细 分 方 法 及 其 应 用信 息 工 程 系 谢 伟 红 人 力 资 源 部 叶 亮 荣【 内 容 提 要 】 细 分 曲 面 造 型 技 术 是 一 种 基 于 样 条 可 细 化 性 质 基 础 上 的 以 网 格 细 分 为 特 征 的 离 散 造型 方 法 , 具 有 表 示 的 任 意 拓 扑 性 , 光 滑 保 证 性 , 计 算 简 单 性 等 传 统 方 法 难 以 比 拟 的 优 点 。 本 文 介 绍 了 常 用几 种 细 分 方 法 的 细 分 规 则 及 其 应 用 。 如 L o o p 细 分 法 、 蝴 蝶 改 进 法 、 C a t m u l l C l a r k 法 和 D o o - S a b i n 法 。【 关 键 词 】 细 分 方 法 L o o p 细 分 法 蝴 蝶 改 进 法 C a t m u l l C l a r k 法 D o o - S a b i n 法 应 用 与 实 用 技 术 4 5- 培 训 与 教 学 2 0 0 7 年 第 3 期( 3 )其 中对 于 边 界 边 和 折 边 , 则 为( 4 )2 . 蝴 蝶 改 进 法蝴 蝶 法 首 先 被 D y n , G r e g o r y 和 L e v i n 提 出 , 最初 的 蝴 蝶 法 也 是 建 立 在 任 意 三 角 形 网 格 上 的 , 其极 限 曲 面 在 规 则 网 格 处 是 续 的 , 但 在 k = 3和 k 7 的 奇 异 点 处 达 不 到 滑 。和 基 于 样 条 的 逼 近 方 法 不 同 , 蝴 蝶 法 不 能 产生 分 段 多 项 式 曲 面 。 Z o r i n 提 出 了 一 个 改 进 方 案 , 可以 在 任 意 网 格 上 产 生 的 曲 面 。 其 规 则 如 图2 :其 中 系 数 当 k 5 时 , 为; k = 3 , ;蝴 蝶 法 是 一 种 插 值 型 细 分 法 , 它 的 偶 点 保 持不 变 。图 2 蝴 蝶 改 进 法 细 分 规 则3 . C a t m u l l C l a r k 细 分 方 法C a t m u l l - C l a r k 法 是 基 于 张 量 积 双 三 次 样 条建 立 的 , 其 规 则 如 下 图 3 . 5 所 示 , 其 中 。该 法 产 生 的 曲 面 除 在 奇 异点 处 外 , 其 它 处 处 的 。图 3 C a t m u l l C l a r k 细 分 规 则在 边 界 运 用 三 次 样 条 系 数 可 以 产 生 满 意 的 效果 , 但 不 是 严 格 意 义 的 。 通 过 对 它 的 改 进 ,可 以 达 到 这 种 结 果 。 如 图 3 . 6 。 不 过 , 更 好 的 方 法是 用 取 代 5 / 8 , 用取 得 1 / 8 。图 4 改 进 C a r m u l l C l a r k 规 则C a r m u l l - C l a r k 法 是 基 于 四 边 形 网 格 定 义 的 ,但 可 以 对 任 意 多 边 形 网 格 使 用 C a r m u l l - C l a r k 规 则的 通 用 形 式 。 面 点 是 多 边 形 各 角 点 的 平 均 ; 边 点 是 边 的 端 点 和 邻 面 的 新 面 的 的 平 均 ; 对 偶 点 的 计 算 方 式 有 多 种 , 可 用 下 面 的 公式 :( 5 )4 . D o o - S a b i n 法D o o - S a b i n 细 分 是 一 种 点 拆 分 的 细 分 方 案 , 它在 概 念 上 非 常 简 单 , 其 奇 点 和 偶 点 没 有 差 异 , 规 则的 定 义 也 非 常 简 单 , 一 种 表 达 就 够 了 , 仅 在 边 界 处有 所 不 同 , 边 界 的 极 限 曲 线 是 二 次 样 条 线 。 D o o -S a b i n 细 分 的 规 则 如 图 5 所 示 : 应 用 与 实 用 技 术 4 6- 培 训 与 教 学 2 0 0 7 年 第 3 期图 5 D o o - S a b i n 细 分 规 则其 中 系 数 ,。 对 于 该 系数 C a t m u l l 和 C l a r k 还 给 了 另 一 种 定 义 :,。 该 方 案 被 分 析 是 的 。 同 时 它 还 有 一 个 显 著 的 特 性 : 规 则 点 细 分 可 以看 作 是 两 次 平 均 步 骤 地 综 合 。 如 图 6 。图 6 D o o - S a b i n 规 则 细 分 可 以 看 作 两 次 中 点细 分 的 综 合 。H a b i b 和 W a r r e n 提 出 了 一 种 更 简 单 的 方 案 ,在 规 则 情 况 下 , 只 需 要 三 个 控 制 点 。 如 图 7 所 示 。图 7 中 边 ( M i d e d g e ) 细 分 规 则其 中 系 数 。中 边 细 分 方 案 只 具 有 续 , 它 在 规 则 情 况 下 ,也 可 以 看 作 两 步 均 值 的 结 果 , 如 图 8 所 示 。图 8 中 边 法 规 则 细 分 可 以 看 作 两 次 边 点 的 平 均 。三 、 细 分 方 法 应 用图 9 为 不 同 的 细 分 规 则 细 分 结 果 。 一 般 , L o o C a r m u l l C l a r k 法 细 分 的 结 果 要 好 看 一 些 , 因 为它 们 在 规 则 网 格 上 产 生 的 是 曲 面 。由 于 正 方 体 的 面 都 是 四 边 形 , C a t m u l l C l a r k 法产 生 的 面 最 为 好 看 。 L o o p 法 产 生 的 面 是 不 对 称 的 , 因为 正 方 体 三 角 化 后 本 身 就 是 不 均 匀 的 。 而 D o o - S a b i 蝴 蝶 法 的 细 分 结 果 和 正 方 体 最 相 似 。 蝴 蝶 改 进法 产 生 的 曲 面 的 质 量 最 差 , 因 为 它 是 一 种 插 值 法 。 插值 的 结 果 越 接 近 原 曲 面 , 曲 面 的 质 量 就 越 差 。图 9 不 同 的 细 分 规 则 时 , 四 方 体 细 分 产 生 的 结 果图 1 0 不 同 的 细 分 规 则 时 , 四 面 体 的 细 分 结 果图 1 0 是 四 面 体 的 细 分 结 果 , 情 况 大 致 相 同 。注 意 到 , 对 于 逼 近 细 分 方 案 , 都 有 收 缩 的 趋 势 , 这也 是 它 们 的 一 个 特 性 。 如 果 细 分 结 果 不 必 插 值 初始 网 格 的 话 , L o o p 法 和 C a r m u l l - C l a r k 法 在 实 际 应用 中 运 用 的 更 广 泛 一 些 。【 参 考 文 献 】 1 A d i L e v i n . C o m b i n e d s u b d i v i s i o n s c h e m e s ,P h D t h e s i s , 2 0 0 0 , T e l - A v i v U n i v e r s i t y . 2 A d i L e v i n , C o m b i n e d s u b d i v i s i o n s c h e m e sf o r t h e d e s i g n o f s u r f a c e s s a t i s f y i n g b o u n d a r yc o n d i t i o n s . C o m p u t e r A i d e d G e o m e t r i c D e s i g n 1 6 ( 5 ) ,1 9 9 9 , p a g e s 3 4 5 - 3 5 4 3 C a t m u l l E , C l a r k J . R e c u r s i v e l y g e n e r a t e s p l i n e s u r f a c e o n t o p o l o g i c a l m e s h e s . C o m p u t e rA i d e d D e s i g n , 1 9 7 8 , 1 0 ( 6 ) : 3 0 0 - 3 5 0 4 D e n i s Z o r i n , P e t e r S c h r ? d e r . I m p l e m e n t i n gs u b d i v i s i o n a n d m u l t i r e s o l u t i o n s u r f a c e s J ,S I G G R A P H 2 0 0 0 : 1 0 5 - 1 1 5 应 用 与 实 用 技 术 4 7- -图1 带式输送机减速器齿轮减速器的最优化设计张云华（长江大学机械工程学院，湖北荆州 434023）齿轮减速器是机械产品中最常用的通用减速装置，其性能好坏直接影响机械产品的技术性能。传统的减速器设计通常是选取适当的参数，进行反复的试凑、校核确定设计方案，但也不一定是最佳设计方案；而优化设计的方法则通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定，建立数学模型，通过求解得到满足条件的最优解，同时缩短设计周期。本文介绍了单级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计的过程和方法，建立优化设计数学模型，并利用 数学模型的建立首先建立减速器齿轮传动系统的数学模型，然后针对具体问题，编程计算得到最优化设计方案。定目标函数和设计变量1，2根据不同的已知条件和设计要求，齿轮减速器设计的目标和方法是不同的。对于全新的设计，一般是在给定转矩、转速和传动比的情况下，确定主要的传动参数和齿轮结构参数，以使该传动既能满足所有的设计标准、规范和要求，又具有最小的体积和最紧凑的结构。而体现减速器的体积大小和结构紧凑程度的指标之一是减速器两传动齿轮的中心距。对于单级斜齿圆柱齿轮减速器，其中心距为：a=（1+u）式中，z1、u、分别为小齿轮齿数、传动比、法面模数和螺旋角。由此可知，单级斜齿圆柱齿轮减速器设计中的独立参数有三个，由它们构成的设计变量是：Xx1，x2，=mn，T（2）相应的目标函数为：f（X）（1+u）立约束条件2，4齿轮减速器的设计首先必须使其中的传动齿轮具有足够的承载能力和工作寿命，具体来说就是要满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度条件。其次，传动系统还必须满足有关的结构要求和润滑要求，最后，还必须根据设计规范和要求对齿轮参数的取值进行必要的限制。由此形成了如下几方面的约束条件：（1）齿面接触疲劳强度条件（简称接触条件）由机械设计理论知，齿轮的齿面接触疲劳强度的校核公式是：Hu+1）式中，K载荷系数，与源动机的类型、载荷性质、转速大小、齿宽系数的大小和制造精度有关。若减速器由电动机驱动，齿宽系数较大，载荷比较平稳，齿轮为非对称布置，可取载荷系数K=1减速器的输入转矩，也是高速级小齿轮承受的转矩，Nd齿宽系数，d=b/d1，于软齿面齿轮，一般取d=1.0；速级小齿轮的分度圆直径，d1=E弹性系数，对锻钢齿轮摘 要：在齿轮减速器优化设计目标函数建立、设计变量选取和约束条件确定的基础上，建立其优化设计数学模型，利用通过实例与常规设计结果进行了分析。优化结果表明采用法有效可靠且优于常规设计。关键词：柱齿轮减速器；优化设计中图分类号：献标识码：A 文章编号：10022333（2008）1100800334023，on of of of is is a is on by is 建模 /008年第11期80H结点区域系数，是螺旋角的函数，可由有关的图表查出，记作）；合度系数，姨，其中为接触线长度变化系数，为端面重合度系数，对斜齿轮=重合度系数可记作Z（z1，u，）；旋角系数，用接触应力，由式中硬度作转速n（r/工作寿命t（h）的函数，记作 ZN（n，t）；此可得齿轮的齿面接触强度条件的约束条件为：189.8 ）Z（z1，u，）2u+1）即： ZH（x2，u，1/u+1）0 （6）其中部分系数经整理或函数拟合后为2，3：节点区域系数）495+触寿命系数ZN（n，t）=6001055107（2）齿根弯曲疲劳强度条件（简称弯曲强度条件）齿根弯曲强度的校核公式是F2）式中，和力修正系数、重合度系数和螺旋角系数，它们都是齿数别记作z，）、z，）、Y（z，）和Y（z，）。值由下式计算：）其中，轮材料的弯曲极限应力，可由机械设计手册中查得，曲强度的安全系数，力修正系数，N弯曲强度计算的寿命系数，与应力循环次数从有关图表中查得。由此可得小齿轮和大齿轮的弯曲强度条件为：2）Y（）Y（）（9）即：x2，Sa（x2，（x2，（x2， （10）Sa（ （11）其中，经过整理或