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基于空间曲线特征函数采样和包络体算法的四轴缠绕机运动轨迹规划研究

基于空间曲线特征函数采样和包络体算法的四轴缠绕机运动轨迹规划...

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作者：王家麟西安电子科技大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料制品凭借其自身质量轻、强度大、耐腐蚀、可设计强等突出特点,使其在航天航空、船舶、军工、石油化工、汽车行业等领域获得广泛应用。纤维缠绕机是生产纤维增强复合材料制品的核心设备之一。纤维缠绕机按一定纤维缠绕... 详细信息

纤维增强复合材料制品凭借其自身质量轻、强度大、耐腐蚀、可设计强等突出特点,使其在航天航空、船舶、军工、石油化工、汽车行业等领域获得广泛应用。纤维缠绕机是生产纤维增强复合材料制品的核心设备之一。纤维缠绕机按一定纤维缠绕规律将纤维增强复合材料缠绕在组合回转体表面上生产出纤维增强复合材料制品。因此纤维缠绕规律和按照纤维缠绕规律运动的纤维缠绕机运动轨迹成为纤维缠绕成型技术的关键。与之对应的针对纤维缠绕规律的落纱点轨迹采样算法和针对纤维缠绕机运动的运动轨迹规划算法成为许多专家学者的研究热点。常见落纱点轨迹采样算法有等参数采样算法和等弧长采样算法。这两种算法仅对落纱点轨迹的参数和弧长做等分处理来选择采样点,未考虑落纱点轨迹曲线形状的变化,存在采取的落纱点质量不高和需要提前设定点数的不足。常见四轴缠绕机运动轨迹规划算法有定落纱角和定悬线长运动轨迹规划算法。这两种算法可以精确规划出四轴缠绕机运动轨迹,但是不能将四轴缠绕机导丝头的运动轨迹约束在一个确定的范围内以及未对运动轨迹的速度进行规划,可能产生导丝头的运动轨迹超过四轴缠绕机的运行范围以及四轴缠绕机不稳定运行的问题。因此对落纱点采样算法和四轴缠绕机运动轨迹算法还需要进一步研究。针对常见落纱点采样算法采取的落纱点质量不高的不足,本文研究并提出基于空间曲线特征函数采样算法,通过建立空间曲线特性的特征函数来选择采样点,提高了落纱点轨迹采样点的质量和四轴缠绕机生产纤维增强复合材料制品的精度。针对常见落纱点采样算法需要提前设定点数的不足,本文对基于空间曲线特征函数采样算法做进一步改进,将采样点分为特征点和辅助点,并将最大绝对误差作为终止条件进行添加,研究并提出基于空间曲线特征函数自适应采样算法,提高了对落纱点轨迹曲线形状的捕捉,并根据终止条件自适应地确定采样点的个数。针对常见四轴缠绕机运动轨迹规划算法的不足,本文研究并提出基于包络体算法四轴缠绕机运动轨迹算法和四轴缠绕机速度规划算法。基于包络体算法四轴缠绕机运动轨迹算法将四轴缠绕机导丝头运动轨迹约束在包络体轮廓线上,防止了导丝头运动轨迹超过四轴缠绕机运行范围以及四轴缠绕机运行时和周围设备产生干涉。四轴缠绕机速度规划算法通过建立基于时间最优的线性规划模型来约束四轴缠绕机运行,保证四轴缠绕机稳定运行,提高四轴缠绕机的加工效率。为了验证本文研究的落纱点轨迹采样算法和四轴缠绕机运动轨迹规划算法的正确性和可行性,本文对研究的算法用代码实现并在四轴缠绕机设备上进行缠绕实验。实验结果表明,本文提出的算法可以应用在四轴缠绕机设备上实现缠绕成型,提高了四轴缠绕机生成纤维增强复合材料制品的精度,防止了导丝头与周围设备发生干涉,保证了四轴缠绕机稳定运行,弥补了常见落纱点采样算法和四轴缠绕机运动轨迹规划算法的不足。

关键词：缠绕机运动轨迹规划包络体算法纤维缠绕光滑连接组合回转体

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汽车检具设计支持系统研究与开发

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作者：云兆坤上海交通大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展和市场竞争的日益激烈,各行各业对CAD提出了越来越细化的专业需求,希望能有一种符合行业设计习惯的软件,以更快速、高质量地实现客户化的设计要求。所以选择一种现有的通用软件来进行二次开发,实现基于领域知识的... 详细信息

随着计算机技术的发展和市场竞争的日益激烈,各行各业对CAD提出了越来越细化的专业需求,希望能有一种符合行业设计习惯的软件,以更快速、高质量地实现客户化的设计要求。所以选择一种现有的通用软件来进行二次开发,实现基于领域知识的智能化设计,已成为当前CAD技术发展的重要方向之一。本文研究汽车检具计算机辅助设计系统。检具以其结构简单、使用方便一直是制造业作为检测产品合格性与误差的首选。汽车检具由检测结构、定位结构、夹紧结构、支撑结构、底座,以及其他辅助部分构成。现有的设计是根据具体零件,按照检测要求,逐个、逐步的设计相应的结构,然后再装配到一起,最终实现检具的开发。这是一个复杂而繁琐的过程,并且每次设计都要从头开始,难以重用先前的设计成果,也不能把专家的成熟经验直接拿来利用,造成重复劳动量大,设计繁琐,对开发设计人员要求高等问题。为了解决这个问题,本论文针对汽车检具的自身设计特点,以CAD和人工智能技术为基础,结合UG OPEN二次开发技术和MFC技术,开发汽车检具设计支持系统。论文首先分析汽车检具设计的基本流程和功能需求,以方便、实用为原则,提出了系统框架;实现了项目初始化、单位换算、物性计算、检测点坐标调整等常用功能的程序化;着重研究了复杂零件的最小包络体算法,通过最小包络尺寸的计算,获得检具底座尺寸、检具与零件摆放、被测零件定位与夹紧方案;最后导入标准件、输出零件明细,完成检具设计。汽车检具设计支持系统不仅可以提高检具设计效率和质量,而且也符合现代技术的发展要求。

关键词：汽车检具智能设计 UG二次开发包络体算法

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