本文關(guān)鍵詞：橢球螺旋曲面數(shù)字化建模及其面副機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】：螺旋曲面由于其復(fù)雜的形面特征,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)及精度要求高的工作場(chǎng)合需要,被廣泛應(yīng)用于精密加工、航空航天、軍事國(guó)防等工業(yè)產(chǎn)品中。隨著應(yīng)用復(fù)雜性及場(chǎng)合限制,普通螺旋曲面已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)前和未來(lái)需要。迄今,新型螺旋曲面研究缺少系統(tǒng)化,尚未對(duì)螺旋曲面特別是新型螺旋曲面形成深入而系列化研究,難以在理論和技術(shù)上滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。本文就當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用逐漸受到重視而研究又缺乏的橢球螺旋曲面為對(duì)象,擬系統(tǒng)地研究曲面成形原理、數(shù)學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)特性,進(jìn)而探求其工業(yè)應(yīng)用。具體研究?jī)?nèi)容主要包括:(1)基于質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)原理對(duì)螺旋曲面成形的基本運(yùn)動(dòng)組合形式進(jìn)行概括;分析CC類螺旋曲面成形運(yùn)動(dòng)組合一種直線運(yùn)動(dòng),構(gòu)成橢球螺旋曲面的CCR類三個(gè)分運(yùn)動(dòng)形式;運(yùn)用坐標(biāo)轉(zhuǎn)化方法,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的矢量表達(dá);依據(jù)母線特征,得到基于質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)特征的橢球螺旋曲面數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用微分幾何學(xué)分析得出橢球螺旋曲面成形運(yùn)動(dòng)精確數(shù)學(xué)表達(dá)。(2)研究橢球螺旋曲面成形特征參數(shù)問(wèn)題,面向工業(yè)應(yīng)用,提取最小自由度數(shù)的橢球螺旋曲面成形特征參數(shù),并轉(zhuǎn)化為一般的直觀特征形式,建立六參數(shù)的橢球螺旋曲面特征參數(shù)族,實(shí)現(xiàn)橢球螺旋曲面段一般性構(gòu)建。借助三維建模軟件及數(shù)值模擬軟件,以橢球螺旋曲面成形特征結(jié)合特征參數(shù)族參數(shù),繪制、編寫橢球螺旋曲線及曲面的三維圖形,直觀驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型正確性。(3)運(yùn)用微分幾何學(xué)研究橢球螺旋曲線及橢球螺旋曲面的幾何特性,包括切矢量、螺旋角和曲率研究等;基于質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)特征,分析橢球螺旋曲線運(yùn)動(dòng)學(xué)特征;構(gòu)建基本橢球螺旋曲面副,建立相應(yīng)力學(xué)特性理論模型。著重研究赤道半徑a=b的橢球螺旋曲線特性,得出這類橢球螺旋曲線螺旋角恒值性和曲率在很大范圍內(nèi)做小幅值變化的特性。(4)就赤道半徑a=b的橢球螺旋曲面,研究螺旋曲線相鄰提取點(diǎn)連線與赤道平面夾角——半螺旋斜角特性。運(yùn)用矢量表達(dá)和參數(shù)法表達(dá)的橢球螺旋曲線研究和獲得相鄰提取點(diǎn)連線與赤道平面夾角的表達(dá)式;進(jìn)一步分析表明該夾角在赤道半徑a=b的橢球螺旋曲線上具有恒值性。(5)橢球螺旋曲面副機(jī)構(gòu)特性及應(yīng)用探究。依據(jù)半螺旋斜角在赤道半徑a=b的橢球螺旋曲線上具有恒值性設(shè)計(jì)螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu);在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上,獲得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件相關(guān)特性的理論模型,闡明該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)具有橢球螺旋曲面特征的特有的直線運(yùn)動(dòng)。最后,探討幾種橢球螺旋曲面副的可能應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：橢球螺旋曲面 質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng) 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 特征參數(shù)族 半螺旋斜角 螺旋-直線傳動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH122
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景和意義10-12
• 1.1.1 螺旋曲面概述10-11
• 1.1.2 課題研究的目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-16
• 1.2.1 螺旋曲面數(shù)學(xué)模型及曲面形態(tài)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 螺旋曲面成形參數(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 螺旋曲面工業(yè)應(yīng)用國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 橢球螺旋曲線及其螺旋面數(shù)學(xué)模型構(gòu)建18-28
• 2.1 螺旋曲面成形特征18-19
• 2.1.1 常見(jiàn)螺旋曲面成形特征18-19
• 2.1.2 橢球螺旋曲面成形特征19
• 2.2 橢球螺旋曲線及橢球螺旋曲面數(shù)學(xué)模型構(gòu)建19-24
• 2.2.1 橢球螺旋線參數(shù)方程法構(gòu)建20-21
• 2.2.2 基于質(zhì)點(diǎn)成形特征法橢球螺旋線數(shù)學(xué)模型構(gòu)建21-23
• 2.2.3 基于母線運(yùn)動(dòng)特征法橢球螺旋面數(shù)學(xué)模型構(gòu)建23-24
• 2.3 橢球螺旋曲面數(shù)學(xué)模型下質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)分析24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-28
• 第3章 橢球螺旋曲面特征參數(shù)族構(gòu)建及數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證28-38
• 3.1 橢球螺旋曲線參數(shù)族28-31
• 3.1.1 橢球螺旋曲線參數(shù)表達(dá)特征參數(shù)族28-29
• 3.1.2 橢球螺旋曲線質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)族29-31
• 3.2 橢球螺旋曲面質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)族31-32
• 3.3 橢球螺旋曲面數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證32-37
• 3.3.1 參數(shù)方程下的橢球螺旋曲線數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證32
• 3.3.2 基于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)成形特征的橢球螺旋曲線數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證32-34
• 3.3.3 基于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)成形特征的橢球螺旋曲面數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證34-35
• 3.3.4 橢球螺旋曲面特征參數(shù)族可視化35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 基于微分幾何學(xué)及理論力學(xué)橢球螺旋曲面特性研究38-58
• 4.1 橢球螺旋曲面幾何特性38-44
• 4.1.1 橢球螺旋曲線切矢量及螺旋角數(shù)學(xué)模型38-40
• 4.1.2 橢球螺旋曲線曲率數(shù)學(xué)模型40-44
• 4.2 橢球螺旋曲線質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性44-47
• 4.2.1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程位移分量44-45
• 4.2.2 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程速度分量45-46
• 4.2.3 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)加速度分量46-47
• 4.3 橢球螺旋面副力學(xué)分析研究47-50
• 4.3.1 力學(xué)模型構(gòu)建47-50
• 4.3.2 壓力角50
• 4.4 給定參數(shù)橢球面螺旋面特性研究50-53
• 4.4.1 切矢量及螺旋角51-52
• 4.4.2 曲率52-53
• 4.5 橢球螺旋面形貌特征與兩例應(yīng)用53-56
• 4.5.1 橢球螺旋曲面副蝸桿導(dǎo)程研究54-55
• 4.5.2 橢球基體彈簧壓縮行程55-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第5章 橢球螺旋曲面副機(jī)構(gòu)及其特性研究58-74
• 5.1 橢球螺旋曲線螺旋升角58-59
• 5.2 半螺旋斜角 △θ59-64
• 5.2.1 基于質(zhì)點(diǎn)成形運(yùn)動(dòng)的半螺旋斜角 △θ59-62
• 5.2.2 基于參數(shù)方程的 △θ62-64
• 5.3 半螺旋斜角應(yīng)用64-71
• 5.3.1 螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)64-65
• 5.3.2 螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移分析65-67
• 5.3.3 螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速度分析67-68
• 5.3.4 螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加速度分析68-69
• 5.3.5 螺旋-直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力學(xué)分析69-71
• 5.4 應(yīng)用機(jī)構(gòu)71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-78
• 6.1 結(jié)論74-76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84-86
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果86

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