零件表面的質(zhì)量是產(chǎn)品性能分析與預(yù)測中不可或缺的重要因素,其幾何形貌特征極大地影響了產(chǎn)品和零件的各種性能指標(biāo)。在產(chǎn)品的設(shè)計和制造階段,根據(jù)實際零件表面的局部測量數(shù)據(jù)評定其表面特征參數(shù),模擬出該零件的表面形貌,體現(xiàn)真實零件的表面微觀結(jié)構(gòu)的特點和表面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),分析并獲得零件表面形貌對產(chǎn)品工作效能的影響規(guī)律,對提高零部件裝配質(zhì)量和產(chǎn)品性能具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文在對零件表面形貌建模及應(yīng)用相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析的基礎(chǔ)上,針對零件表面建模、特征參數(shù)識別、裝配定位和配合性能分析等問題進(jìn)行了深入的研究,根據(jù)研究成果開發(fā)了零件表面形貌建模與分析軟件系統(tǒng),并成功應(yīng)用到相關(guān)的科研項目中。 論文的主要研究內(nèi)容包括： 第一章概述了零件表面形貌建模研究發(fā)展歷程,綜述了零件表面形貌分析與應(yīng)用過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)及其研究現(xiàn)狀,指出了目前同類研究存在的不足以及本文擬解決的問題,并介紹了本文的研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。 第二章提出了零件表面形貌多尺度高度場分離與修正方法。定義了多重分?jǐn)?shù)維表面高度場特征函數(shù)來模擬空間表面微觀結(jié)構(gòu),通過多尺度信息提取方法將表面形貌分離到四個尺度下。研究了多尺度表面高度信息的多分辨率優(yōu)化方法和零件表面一致性評價方法,建立了多尺度零件表面信息傳遞模型。提出基于多尺度參數(shù)驅(qū)動的零件表面形貌修正方法,生成各個尺度都滿足實際零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的零件表面形貌。 第三章提出了零件表面形貌混合維融合及特征參數(shù)識別方法。定義了體現(xiàn)微觀表面形貌對實際表面形貌影響力大小的混合維影響因子,研究了零件表面形貌整數(shù)維分量和分?jǐn)?shù)維分量的構(gòu)造和融合方法,建立的混合維表面模型在整體上表達(dá)零件表面整數(shù)維信息的同時,很好地表達(dá)了零件表面的分?jǐn)?shù)維細(xì)節(jié)。提出零件表面形貌模型的混合維特征參數(shù)識別方法,從而能在宏觀層面和微觀層面評估零件表面的加工質(zhì)量。 第四章提出了基于混合維的零件真實幾何實體特征構(gòu)建與裝配定位方法。定義了集成理想幾何、變動幾何和分?jǐn)?shù)維幾何的零件真實幾何的概念,提出了層次化的零件真實幾何特征信息的表示方法,并給出具體的零件真實幾何實體特征生成方法和步驟。研究了零件真實幾何模型的面面貼合裝配定位和接觸分析方法,提高了裝配仿真的精度。 第五章研究了基于真實幾何的配合性能分析及其在伺服閥泄漏特性預(yù)測中的應(yīng)用。建立了包含尺寸偏差和形狀誤差的精密偶件配合面真實幾何特征模型,以間隙截面積為評價指標(biāo)考察了精密偶件的真實幾何配合面對配合性能的影響規(guī)律。提出了基于真實幾何模型的伺服閥油液泄漏量預(yù)測方法,通過計算的間隙截面積預(yù)測了不同因素影響下的精密偶件油液泄漏量。 第六章介紹了零件表面形貌建模與分析軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),論述了軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、各項功能的設(shè)計思路及其編程實現(xiàn)。該軟件系統(tǒng)有效地提高了零件表面形貌特征建模與分析的效率,驗證了本文提出理論與方法的正確性和可行性。 第七章對本文進(jìn)行了總結(jié),歸納了本文的主要研究成果和創(chuàng)新之處,并對今后的研究工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TH161.1;TP391.41
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 零件表面形貌建模研究綜述
    1.3 零件表面形貌分析與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
        1.3.1 零件表面幾何信息提取
        1.3.2 參數(shù)曲面插值與變形
        1.3.3 零件表面分?jǐn)?shù)維參數(shù)識別
        1.3.4 精密偶件油液泄漏分析
    1.4 論文的研究意義和研究內(nèi)容
        1.4.1 論文的研究意義和目的
        1.4.2 論文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
2 零件表面形貌多尺度高度場分離與修正技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 具有多重分?jǐn)?shù)維特征的零件表面微觀結(jié)構(gòu)表征和模擬
    2.3 零件表面形貌多尺度信息的劃分、提取和優(yōu)化
        2.3.1 零件表面不同尺度的劃分準(zhǔn)則
        2.3.2 基于小波分析的零件表面形貌多尺度信息提取
        2.3.3 基于采樣定理的多尺度信息的多分辨率優(yōu)化
    2.4 多尺度零件表面的一致性評價和信息傳遞模型
        2.4.1 基于互信息的零件表面一致性評價
        2.4.2 多尺度零件表面信息傳遞與耦合
    2.5 基于多尺度參數(shù)驅(qū)動的零件表面形貌修正
        2.5.1 面向表面高度場的多尺度表面結(jié)構(gòu)參數(shù)評定
        2.5.2 滿足實際零件多尺度結(jié)構(gòu)參數(shù)的零件表面形貌合成
    2.6 在15軸寶石加工中心專用機(jī)床中的應(yīng)用
    2.7 本章小結(jié)
3 零件表面形貌混合維融合與特征參數(shù)識別技術(shù)
    3.1 引言
    3.2 基于表面關(guān)聯(lián)系數(shù)偏移法的零件表面形貌混合維融合
        3.2.1 基于雙三次B樣條曲面的表面整數(shù)維分量模型
        3.2.2 基于歸一化高度場特征函數(shù)的表面分?jǐn)?shù)維分量模型
        3.2.3 混合維特征參數(shù)的構(gòu)造
        3.2.4 零件表面形貌的混合維數(shù)學(xué)模型
    3.3 零件表面形貌模型的混合維特征參數(shù)識別
        3.3.1 混合維表面模型的整數(shù)維、分?jǐn)?shù)維分量信息分離與提取
        3.3.2 基于表面結(jié)構(gòu)函數(shù)法的分?jǐn)?shù)維維數(shù)識別
        3.3.3 基于GPS粗糙度映射的混合維影響因子和分?jǐn)?shù)維粗糙度識別
    3.4 實驗驗證
        3.4.1 零件表面形貌的混合維融合
        3.4.2 混合維特征參數(shù)識別
        3.4.3 在大型空氣分離設(shè)備葉輪葉片中的應(yīng)用
    3.5 本章小結(jié)
4 基于混合維的零件真實幾何實體特征構(gòu)建與裝配定位技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 層次化的零件真實幾何實體特征模型構(gòu)建
        4.2.1 零件真實幾何特征的定義
        4.2.2 層次化的零件真實幾何特征信息表示模型
        4.2.3 零件真實幾何實體特征生成方法
    4.3 基于接觸簇約束的面面貼合裝配定位和接觸分析
        4.3.1 考慮變形的表面接觸簇約束定位方法
        4.3.2 基于剛?cè)峄旌夏Ｐ偷恼鎸崕缀斡邢拊佑|分析
    4.4 應(yīng)用實例
        4.4.1 在15軸寶石加工中心專用機(jī)床中的應(yīng)用
        4.4.2 在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)主驅(qū)動軸承中的應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
5 基于真實幾何的配合性能分析及其在伺服閥泄漏特性預(yù)測中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 精密偶件真實幾何特征模型的構(gòu)建
    5.3 基于真實幾何配合面的精密偶件軸孔配合性能分析
        5.3.1 只考慮尺寸偏差的精密偶件配合性能分析
        5.3.2 考慮尺寸偏差和形狀誤差的精密偶件配合性能分析
    5.4 基于真實幾何模型的油液泄漏量預(yù)測
        5.4.1 基于真實幾何的油液泄漏理論模型構(gòu)建與分析
        5.4.2 基于真實幾何的油液泄漏CFD方法驗證
    5.5 在雙噴嘴擋板電液伺服閥中的應(yīng)用
        5.5.1 滑閥組件的配合性能分析
        5.5.2 滑閥組件的油液泄漏量預(yù)測
    5.6 本章小結(jié)
6 零件表面形貌建模與分析軟件系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)
    6.1 引言
    6.2 系統(tǒng)架構(gòu)與功能簡介
    6.3 系統(tǒng)各模塊設(shè)計及實現(xiàn)
        6.3.1 形貌多尺度高度場分離與修正模塊設(shè)計及實現(xiàn)
        6.3.2 形貌混合維融合與特征參數(shù)識別模塊設(shè)計及實現(xiàn)
        6.3.3 真實幾何模型裝配定位與精度分析模塊設(shè)計及實現(xiàn)
        6.3.4 精密偶件配合性能與泄漏特性預(yù)測模塊設(shè)計及實現(xiàn)
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果
攻讀博士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間申請的發(fā)明專利
攻讀博士學(xué)位期間參編的學(xué)術(shù)著作
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項目

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861891