螺桿空壓機(jī)轉(zhuǎn)子輪廓坐標(biāo)測量與仿真研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子是螺桿空壓機(jī)中的關(guān)鍵部件，轉(zhuǎn)子質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了螺桿空壓機(jī)的性能。轉(zhuǎn)子型線是轉(zhuǎn)子重要的幾何參數(shù)，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)主要就是轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)，目前國內(nèi)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)水平與國際先進(jìn)水平還有一定的差距，所以對高性能轉(zhuǎn)子進(jìn)行測量，并進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)對于快速提升我國的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)水平尤顯重要。在加工制造領(lǐng)域，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量檢測也主要是針對轉(zhuǎn)子型線的檢測。目前在設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，對轉(zhuǎn)子型線的測量主要在三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)上完成，由于轉(zhuǎn)子型面是一個復(fù)雜的三維曲面，如何保證

2、測量精度是一直都在研究的重要課題。
　　對于三維曲面的測量可以采用非接觸式坐標(biāo)測量，避免接觸式測量的測頭半徑補(bǔ)償問題，但是目前非接觸式測量精度仍然不高，無法滿足轉(zhuǎn)子測量要求。接觸式高精度三維坐標(biāo)測量的關(guān)鍵技術(shù)是測頭半徑補(bǔ)償技術(shù)，這涉及到測量過程的參數(shù)選取、測頭補(bǔ)償算法等問題。
　　針對這個問題，本論文闡述了轉(zhuǎn)子型線坐標(biāo)測量過程，論述了四點(diǎn)共球半徑補(bǔ)償方法的基本原理，仿真研究了測頭半徑、采樣曲線間距和截面采樣密度等參數(shù)對測量結(jié)

3、果的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)轉(zhuǎn)子輪廓坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取:采用接觸式觸發(fā)點(diǎn)動和掃描測量方式對轉(zhuǎn)子輪廓進(jìn)行了實(shí)際采樣;運(yùn)用濾波方法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理;采用商用的半徑補(bǔ)償軟件對測頭半徑進(jìn)行補(bǔ)償，大致獲得了轉(zhuǎn)子離散化的型線坐標(biāo)點(diǎn)。實(shí)際測量的型線將作為后續(xù)研究的參考型線來優(yōu)化選取測量參數(shù)，并對所設(shè)計(jì)的半徑補(bǔ)償算法等進(jìn)行精度評價(jià)。
　　(2)轉(zhuǎn)子型線坐標(biāo)的NURBS曲線擬合;闡述了NURBS曲線擬合的基本原理和方法，編寫了NU

4、RBS曲線擬合程序，獲得了參考型線和仿真測量型線的NURBS曲線，并計(jì)算了曲線的法矢量。
　　(3)仿真測量與評價(jià):由參考型線坐標(biāo)仿真計(jì)算了測量時的測頭球心坐標(biāo)，基于四點(diǎn)共球法進(jìn)行了測頭的半徑補(bǔ)償，獲得了仿真測量型線的坐標(biāo)點(diǎn)，并進(jìn)行了型線坐標(biāo)點(diǎn)的NURBS曲線擬合。將仿真測量得到的NURBS曲線與參考NURBS曲線進(jìn)行最佳匹配，對測量過程的參數(shù)選取的合理性和補(bǔ)償算法的可行性進(jìn)行了評價(jià)。
　　本論文通過仿真測量和數(shù)據(jù)處理對測量