针对数控加工过程中速度误差导致加工精度低的问题,研究所加工零件的加工精度、切削加减速误差和切削加速度变化规律等,提出基于LMS滤波算法的数控加工速度误差优化。通过对非均匀有理B样条(NURBS)曲线进行仿真加工,对数控机床加工速度进行自适应控制。通过引入最小均方算法进行误差分析,从而提高插补速度精度,使数控机床加工误差降低、效率提高。通过实验测试对所提误差控制方法进行验证。结果表明基于LMS滤波算法优化数控加工误差控制,不仅使数控机床加工速度得到提高,还有效解决了数控机床加工运动过程中存在的加工误差问题,使加工精度得到有效提升,证明所提加工误差控制方法具有一定可行性。

目前,自由曲面的高速、高精度加工存在很多困难。因此,提出了适用于自由曲面加工的慢刀伺服车削的刀具路径规划方法。该方法考虑节点向量与控制点,采用NURBS曲线拟合刀具路径。NURBS曲线拟合的过程中先预处理离散点,然后将其参数化。再确定节点向量后反求控制顶点。通过调整控制顶点,可以快速的调整曲线的形状,使拟合的过程更加准确。最后对正弦网格表面与微透镜阵列表面进行了加工实验,验证了该加工方法的有效性。

在摆线轮加工过程中,由于受到机床精度、刀具精度、工装夹具精度及轮坯精度等因素的影响,不可避免地会产生齿形误差。为了评估齿形误差对摆线针轮副传动精度的影响,基于实测的摆线轮齿形误差计算出实际齿面坐标点数据。采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线对实测齿面数据进行曲线拟合,得到含齿形误差的摆线轮数字化齿廓。依据齿轮啮合原理对摆线轮数字化齿面进行齿面接触分析,获得了考虑齿形误差的摆线针轮副传动误差曲线。仿真结果表明,齿形误差会改变摆线轮传动误差曲线的形状和幅值。

在前期研究的基础上,将三维轴流式透平叶栅参数化方法发展为基于非均匀有理B样条(NURBS)技术的新型叶栅参数化方法。此方法在对叶栅型线进行NURBS曲线拟合的同时,将叶栅各截面重心及安装角也纳入参数化范围,大大扩展了优化设计空间。基于此,应用离散伴随气动优化设计系统,对Aachen第一级静叶栅在无粘、大负攻角流动条件下,以降低叶栅进出口总压损失为目标进行了全三维气动优化设计。优化后叶栅总压系数提高了1.64%,通道内的流动分离状况得到了有效改善。此外,对优化过程是否添加质量流量约束进行的研究表明,约束条件对优化效果有较大影响,实际应用中应根据需要进行具体的优化设置。

研究了三维设计环境下液力变矩器叶栅系统改型设计方法,提出以叶片角变化规律为基础对原型叶片进行改型设计.首先,通过初始化图形交换规范(IGES)与三维软件交换叶栅系统的三维信息;然后,利用De Boor算法的开花计算叶片上各点处的叶片角,将反映叶片角沿叶片内外环设计基线变化的曲线拟合成非均匀有理B样条(NURBS),通过调整NURBS曲线的控制点以及各控制点权重值,实现叶片角变化规律的调整;确定了新的叶片角变化规律后,叶片的空间形状即可确定,从而可以生成新的叶栅系统模型;最后,对新生成的叶栅系统进行性能预测,得到满意的结果后即可进入后续详细设计阶段.利用该方法构建了液力变矩器改型平台,使用该平台分别以提高变矩性能和提高效率为目标对某款液力变矩器进行改型研究,结果表明所提出的方法行之有效,有助于提高改型设计的效率.

首先,概述了液力变矩器研发与应用中出现的新趋势.阐述了液力变矩器内流场测量与仿真计算、性能优化与关键结构参数分析以及液力性能预测计算等研究领域的研究概况.展示了液力变矩器相关研究领域的最新研究成果,主要包括基于非均匀有理B样条的液力变矩器叶栅系统参数化建模方法,运用计算流体力学数值计算结果改进一元束流性能预测模型,基于格子Boltzmann方法的叶轮内流场仿真技术.最后,结合上述研究成果,讨论并展望了液力变矩器叶栅系统设计与分析自动化集成技术的实现方向.

鉴于形状不规则及材料分布复杂的功能梯度材料零件,难以寻找合适的材料分布函数描述材料体积分数与几何形状之间的映射关系;几何空间与材料空间割裂增加了零件设计建模难度,阻碍了模型在后续设计、分析和制造中的传递。提出考虑制备工艺的功能梯度材料建模思想。定义了零件几何与材料信息载体,采用参数化的非均匀有理B样条实现了几何材料耦合表示;从功能梯度材料零件制备工艺中挖掘出能用于设计建模的物理原理,建立了以泊松方程为数学模型的材料分布函数,将设计建模转化为一般偏微分方程边值问题;结合等几何分析法对模型进行求解,实现了几何空间与材料空间的整体表达。通过实例证明了所提方法的有效性和可行性。