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汽车发动机叶片的逆向造型与优化设计

作　者: 占长清
导　师: 刘苏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 叶片逆向工程 Pro/E ANSYS 曲面重构有限元分析
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 115次
引　用: 3次
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内容摘要

逆向工程是实现产品快速制造与创新开发的重要技术之一,它可以快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造产品,从而对产品设计进行快速评估和修改。逆向工程不仅是原产品的再现,也是基于原产品的创新设计。本文以汽车发动机冷却风扇为研究对象,对逆向工程曲面重构等关键技术进行了深入的研究。主要研究内容与研究成果如下:1.分析比较了几种常见的数据测量方法,根据风扇叶片的曲面特点,选择高效快速的测量设备ATOS光学扫描仪对风扇进行数据采集,得到其三角网格模型;2.基于叶片的网格模型,较为深入地研究了三角网格简化、孔洞修复等数据处理技术,提出了基于曲率的分段孔洞填充方法;3.以Pro/ENGINEER 3.0为软件平台,对基于Pro/E的逆向造型技术进行了研究。提出了将过渡曲面特征提取方法用于叶片特征线提取中,对数据处理后的叶片模型进行重新造型,得到了叶片的自由曲面。并对重构的叶片曲面进行光顺性和精度分析;4.针对风扇振动产生的噪声问题,运用ANSYS10.0软件对重构的叶片实体进行模态分析。并在此基础上,对叶片造型方法进行改进与再分析。通过前后分析结果对比,得到了力学性能优化,振动降低的叶片模型。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-19
  1.1 论文选题背景  11-15
    1.1.1 逆向工程概述  11-12
    1.1.2 逆向工程的应用  12-13
    1.1.3 逆向工程的研究现状与发展趋势  13-15
  1.2 课题的提出  15
  1.3 课题的技术基础  15-17
    1.3.1 几何造型技术概述  15-16
    1.3.2 自由曲面造型技术的发展  16-17
  1.4 课题主要研究内容  17-18
  1.5 本章小节  18-19
第二章叶片的数据测量与数据处理  19-33
  2.1 实物的数据测量技术  19-22
    2.1.1 接触式测量  19-20
    2.1.2 非接触式测量  20-22
  2.2 叶片的数据测量  22-25
    2.2.1 ATOS 测量原理  23-24
    2.2.2 风扇的数据测量方法  24-25
  2.3 叶片的数据处理  25-32
    2.3.1 测量数据分类  25-26
    2.3.2 ATOS 自带系统数据预处理  26-27
    2.3.3 三角网格简化  27-30
    2.3.4 叶片孔洞修复  30-31
    2.3.5 叶片测量数据处理的结果  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章叶片的自由曲面重构  33-50
  3.1 自由曲面理论  33-35
    3.1.1 Bezier 曲线曲面  33-34
    3.1.2 B-Spline 曲线曲面  34
    3.1.3 NURBS 曲线曲面  34-35
  3.2 曲面重构  35-37
    3.2.1 曲面重构的方法  35-36
    3.2.2 曲面重构的步骤  36-37
  3.3 基于Pro/ENGINEER 软件的曲面重构技术  37-40
    3.3.1 Pro/ENGINEER 软件及其逆向模块简介  37-38
    3.3.2 Facet Feature 模块  38
    3.3.3 Repeat Style 模块  38-40
    3.3.4 Pro/ENGINEER 的其他逆向工具  40
  3.4 叶片的自由曲面重构  40-48
    3.4.1 基于过渡曲面特征的提取  41-45
    3.4.2 叶片的曲面重构  45-48
  3.5 叶片的重构精度与光顺性分析  48-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章叶片的有限元分析及优化  50-60
  4.1 基于ANSYS 的有限元分析  50-51
    4.1.1 ANSYS 简介  50
    4.1.2 ANSYS 结构分析的主要功能  50-51
    4.1.3 ANSYS 结构分析的一般过程  51
  4.2 叶片重构模型的有限元分析  51-55
    4.2.1 汽车发动机风扇的工作原理和条件  51-52
    4.2.2 叶片的模态分析  52-55
  4.3 叶片的优化设计与分析  55-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章总结与展望  60-61
  5.1 本文主要的研究工作  60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
在学期间的研究成果及发表的学术论文  65

汽车发动机叶片的逆向造型与优化设计

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