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双螺杆压缩机转子型线检测与表达的研究

作 者: 叶晶
导 师: 平雪良
学 校: 江南大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 三坐标测量机 螺杆压缩机转子型线 半径补偿 曲面偏置 移动最小二乘法 NURBS拟合 模型重构
分类号: TH45
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 62次
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内容摘要


螺杆压缩机广泛应用于工业制冷、空气动力等行业,其主要是由一对相互啮合的螺杆转子构成,转子端截面型线的形式直接决定着螺杆压缩机的工作性能。在螺杆压缩机转子的研究方面,我国自主研究开发的转子型线与世界先进水平的转子型线还有相当大的差距,所以如何快速消化、吸收国外先进的螺杆转子型线就是本文研究的主要研究目的,而螺杆转子的逆向工程技术为此提供了新的手段。本文主要在螺杆转子的检测技术、NURBS拟合方法、模型重构等问题上来研究和探讨了螺杆转子型线。采用三坐标测量机(CMM)对螺杆转子进行了初步测量,在研究了转子型线CMM测量的补偿误差后,提出了基于曲面偏置测量法,以实现螺杆转子曲面的快速检测,提高检测效率。论文在理论上验证了该方法的可行性,通过在已知转子CAD原型的螺杆被测曲面及其测量所得偏距面的同一端面上分别截取一条型线进行比较输出误差。研究了螺杆转子型线的数据预处理技术,针对螺杆转子型线测量数据的拟合,本文提出了基于移动最小二乘法的NURBS拟合螺杆型线逆向设计方法。详细介绍了移动最小二乘法(MLS)应用于NURBS曲线拟合的原理及特点,以螺杆转子端面点云数据为实例在MATLAB中实现了移动最小二乘NURBS曲线拟合,与采用传统最小二乘方法得到的拟合曲线相比,提高了精度及光滑性。通过模型重构技术的研究,实现了螺杆转子的模型重构。本文提出的螺杆型线逆向设计方法以及螺杆曲面模型重建的算法,已在Matlab中进实现,并通过实例验证了算法的有效性,为螺杆压缩机生产企业等提供了技术支持与参考信息。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 双螺杆压缩机及其转子型线  8-10
    1.2.1 双螺杆压缩机  8-9
    1.2.2 螺杆转子型线  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-11
    1.3.1 螺杆转子型线测量方面  10
    1.3.2 螺杆转子型线表达方面  10-11
  1.4 课题背景与研究意义  11-12
  1.5 主要研究内容  12-13
第二章 曲面偏距法的螺杆压缩机转子三坐标检测  13-29
  2.1 螺杆转子测量方法  13-17
    2.1.1 转子型线测量方式  13-16
    2.1.2 转子型线测量存在的问题  16-17
    2.1.3 转子型线测量方案的确定  17
  2.2 CMM 测量的测头半径补偿  17-19
    2.2.1 CMM 测量的半径误差  17-19
    2.2.2 测头半径补偿方法  19
  2.3 球心曲面偏距法三坐标检测  19-21
    2.3.1 螺杆转子测量的半径补偿  19-20
    2.3.2 球心曲面偏距法检测原理  20-21
  2.4 测头球心轨迹曲面的生成及其偏距  21-25
    2.4.1 转子螺旋线  21-23
    2.4.2 测头球心轨迹  23-24
    2.4.3 测头球心轨迹曲面N 的生成及其偏距  24-25
  2.5 误差分析  25-27
  2.6 本章小结  27-29
第三章 基于移动最小二乘法的NURBS 型线拟合  29-45
  3.1 测量数据预处理  29-35
    3.1.1 剔除异常点(噪声点)  29-31
    3.1.2 数据平滑滤波处理  31-32
    3.1.3 数据插补  32-33
    3.1.4 特征点提取  33-35
  3.2 常用的函数插值、拟合方法  35-37
    3.2.1 拉格朗日多项式插值法  35-36
    3.2.2 逐次线性插值  36-37
    3.2.3 最小二乘法  37
    3.2.4 三次样条插值  37
  3.3 NURBS 方法拟合曲线  37-39
    3.3.1 NURBS 定义  37-38
    3.3.2 确定节点矢量  38-39
  3.4 基于移动最小二乘法(MLS)的NURBS 拟合模型  39-40
  3.5 算例及误差分析  40-43
  3.6 本章小结  43-45
第四章 螺杆转子模型反求  45-59
  4.1 螺杆转子型线方程和共轭型线  45-49
    4.1.1 坐标系的建立及其变换  45-47
    4.1.2 转子齿曲型线的共轭型线  47-49
    4.1.3 转子型线的啮合线  49
  4.2 螺杆转子曲面方程  49-51
  4.3 转子模型反求过程与误差  51-52
    4.3.1 螺杆转子模型重构过程误差  51
    4.3.2 转子反求与样品试制  51-52
  4.4 螺杆转子模型反求  52-58
    4.4.1 移动最小二乘NURBS 拟合型线反求  53-55
    4.4.2 转子曲面模型重构  55
    4.4.3 螺杆转子反求软件操作流程图及算例  55-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 总结与展望  59-61
  5.1 本文主要工作与贡献  59
  5.2 后续研究工作与展望  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  67

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 气体压缩与输送机械 > 压缩机、压气机
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