相贯线坡口切割原理及运动仿真模型研究

发布时间：2017-07-20 10:13

  本文关键词：相贯线坡口切割原理及运动仿真模型研究

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【摘要】：管类元件之间的相贯配合被广泛应用到液体原料输送、桁架支撑等场合。管件用作压力密闭容器时,相贯线坡口的精度要求很高,但现有的加工方式都很难达到所需的要求,对相贯线坡口轨迹的研究十分必要。因此,本文以管件不同相贯形式的相贯线轨迹曲线为研究对象,根据管件相贯线数学模型及相贯线坡口切割原理,建立切割运动仿真模型,通过仿真获得管件不同相贯形式的轨迹曲线。比较仿真结果完成误差分析,选择最优加工方式,对切割机的设计有重要指导意义。首先,本文对圆管与圆管、圆锥管、方管相贯形式进行研究,采用空间几何解析的方法对每一种形式的相贯线坡口轨迹方程进行求解计算,考虑实际加工情况对管件制造误差形成原理进行分析,并推导制造误差公式。其次,结合定角度坡口、定点坡口向量的分析,进行实际切割角和坡口向量的求解。根据坡口的实际形式,拾取特殊点进行软件测量,求解坡口曲线的变化量,并绘制坡口曲线变化量随坡口角度变化曲线图,进而根据坡口曲线变化量推倒出误差补偿公式。再次,以相贯线数学模型和相贯线坡口加工原理为基础,进行运动分析,建立切割机的运动仿真模型,确定各个运动轴的运动方式,通过对运动轴的速度分析,建立速度模型及数学约束模型。最后,以圆管正交、斜交、偏距正交、偏距斜交四种相贯方式为研究对象,利用Pro/E建立四种样本管件的三维模型并作出相贯线坡口曲线,将建立好的运动模型分别以两种不同的运动方式对四种轨迹进行运动仿真,以割炬顶点为对象插入的仿真轨迹曲线与模型的相贯线坡口轨迹进行对比分析,并对运动模型的运动轴作出误差分析,为优化加工方式提供理论依据。
【关键词】：相贯线 钝边 坡口 运动仿真
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 国内外研究现状综述11-14
• 1.2.1 坡口切割国内外研究现状11-12
• 1.2.2 相贯线切割国内外研究现状12-14
• 1.3 相贯线切割轨迹建模技术现状14-16
• 1.3.1 手工放样14-15
• 1.3.2 计算机放样15
• 1.3.3 数控切割轨迹建模15-16
• 1.4 相贯线坡口切割的相关研究存在的主要问题16-17
• 1.5 课题来源及主要研究内容17-18
• 1.5.1 课题来源17
• 1.5.2 主要研究内容17-18
• 第2章 圆管与管件空间相贯的相贯线数学模型建立18-33
• 2.1 基本相贯形式18-19
• 2.2 圆管与圆锥管相贯线的数学模型建立19-23
• 2.2.1 坐标系的建立19-20
• 2.2.2 主贯管XYZ下的坐标系的相贯线方程20-21
• 2.2.3 在圆管坐标系ZYX ￠￠￠ 坐标下圆锥管的相贯线方程21-23
• 2.3 方管与圆管相贯线的数学模型建立23-26
• 2.3.1 坐标系的建立23-24
• 2.3.2 在方管XYZ坐标系下的相贯线方程24-25
• 2.3.3 在圆管坐标系ZYX ￠￠￠ 下的相贯线的方程25-26
• 2.4 圆管与圆管的相贯线的数学方程26-29
• 2.4.1 坐标系的建立26-28
• 2.4.2 主贯管坐标系XYZ下的相贯线的数学模型建立28-29
• 2.5 相贯线数学模型优化29-32
• 2.5.1 圆管壁厚的影响因素的相贯线模型建立29-30
• 2.5.2 考虑圆锥管尺寸的影响的相贯线方程30-31
• 2.5.3 考虑方管壁厚的影响因素的相贯线方程31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 相贯线坡口向量模型建立33-41
• 3.1 定点坡口的数学模型34-38
• 3.1.1 坡口角的计算34-35
• 3.1.2 求解理论与实际切割角35-36
• 3.1.3 求解坡口向量36-37
• 3.1.4 求解法平面和轴剖面夹角37-38
• 3.2 求解定角度坡口38-40
• 3.2.1 计算理论切割角和实际切割角38-39
• 3.2.2 坡口向量的求解39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 相贯线坡口切割原理分析及运动模型建立41-48
• 4.1 切割原理41-44
• 4.1.1 切割圆柱孔42
• 4.1.2 切割坡口42-44
• 4.2 数控机械运动模型的建立44-47
• 4.2.1 运动分析44-47
• 4.2.2 运动速度模型47
• 4.3 本章小结47-48
• 第5章 相贯线轨迹曲线仿真及误差分析48-61
• 5.1 圆管正交相贯线的仿真48-52
• 5.1.1 建立相贯件的三维模型48-49
• 5.1.2 运动仿真的电动机设置49-51
• 5.1.3 运动轴的误差分析51-52
• 5.2 圆管偏距相交相贯线仿真52-55
• 5.2.1 建立相贯件的三维模型52-53
• 5.2.2 运动仿真的电动机设置53-54
• 5.2.3 运动仿真的电动机设置54-55
• 5.3 圆管偏距斜交相贯线仿真55-57
• 5.3.1 建立相贯件的三维模型55
• 5.3.2 运动仿真的电动机设置55-56
• 5.3.3 运动轴的误差分析56-57
• 5.4 圆管斜交相贯线仿真57-59
• 5.4.1 建立相贯件的三维模型57-58
• 5.4.2 运动仿真的电动机设置58-59
• 5.4.3 运动轴的误差分析59
• 5.5 相贯线实现形式的总结分析59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66

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本文编号：567505