ALLIANCE车钩钩锁铁与牵引杆的几何反求研究

论文摘要

随着铁路客运的高速重载,迫使车辆牵引连接技术不断提高。本课题通过实物反求来消化、吸收、引进钩锁铁和牵引杆技术的先进设计思想,从而为更加科学、全面、准确地掌握国外先进技术,满足我国国民经济发展对铁路重载货车牵引连接技术提升之迫切需要,缩小我国货车车辆连接技术与国外先进技术的差距奠定良好的技术基础。在零件数据获取和数据预处理技术方面,通过分析各个零件的结构特征提出了针对牵引杆和钩锁铁的定位方式、采用Romer2020型6轴坐标测量机轮廓扫描法和点位测量法相结合的数据采集规划方案;数据处理是反求工程中的关键环节,主要工作包括运用直观检查法且巧妙运用Imageware软件功能去除噪声点,运用基于三个基准点对齐方法完成了牵引杆多视数据对齐,采用弦偏差法对点云数据进行精简、按最近点排序方法生成截面线点云之间的拓扑关系,最后应用二维事后半径补偿法和曲面整体偏距法实现精确半径补偿。在模型重建技术中,重点研究了基于特征与约束的Pro/E模型重建方法,提出了在拟合草图轮廓时考虑以产品实现的功能为中心,以数据点云为依据,结合正向设计进行逆向推理的方法还原特征和约束;运用曲率法提取零件轮廓上的分界点,进行数据点分段并基于约束同步拟合,根据同步拟合结果重建的分段曲线经延长、求交和裁剪等操作后即可生成无二义性的、满足设计需要的草图轮廓;通过特征的实体模型重建方法,利用布尔运算实现模型重建。为了能对所建立的模型进行精度评价,指出反求误差主要由原形误差、测量误差、补偿误差、数据处理误差及造型误差组成,研究了各种误差产生的原因及对反求模型的影响;提出了评价反求模型精度的指标和基于曲率的曲面品质分析方法,通过这些方法完成了牵引杆曲线和钩锁铁曲面的品质分析,通过有效的误差控制使重建模型精度达到合同要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外车钩及牵引杆技术研究和发展现状
• 1.1.1 国内车钩及牵引杆研究和发展现状
• 1.1.2 国外车钩及牵引杆研究和发展现状
• 1.2 反求工程的研究背景
• 1.2.1 反求工程的含义
• 1.2.2 反求工程的研究现状
• 1.2.3 反求工程的发展趋势
• 1.3 课题的意义
• 本章小结
• 第二章 零件数据获取技术研究
• 2.1 样件分析
• 2.1.1 钩锁铁
• 2.1.2 牵引杆
• 2.2 数据获取方法概述
• 2.2.1 接触式测量方法
• 2.2.2 非接触式测量方法
• 2.2.3 样件测量方法的选择
• 2.3 反求工程的技术平台
• 2.3.1 三坐标测量机简介
• 2.3.2 本课题需要软件简介
• 2.4 样件数据采集
• 2.4.1 数据采集规划的基本原则
• 2.4.2 规则曲面和自由曲面数据采集
• 2.4.3 牵引杆及钩锁铁样件的数据采集
• 本章小结
• 第三章 点云数据预处理
• 3.1 噪声点去除
• 3.2 多视数据对齐
• 3.2.1 多视数据对齐方法
• 3.2.2 基于三个基准点的对齐方法
• 3.3 数据精简与排序
• 3.3.1 点云数据精简
• 3.3.2 点云数据排序
• 3.4 数据基准变换
• 3.5 数据半径补偿
• 本章小结
• 第四章 基于 Pro/E 的特征模型重建
• 4.1 点云数据的转换及导入
• 4.2 基于特征和约束的实体模型重建
• 4.2.1 基于特征和约束的建模优点
• 4.2.2 特征和约束的定义和分类及关系
• 4.2.3 基于约束的草图轮廓重建
• 4.2.4 基于特征的实体模型重建
• 4.3 基于特征和约束的牵引杆及钩锁铁模型重建
• 本章小结
• 第五章 重建模型精度评价
• 5.1 误差模型
• 5.2 模型精度评价指标
• 5.2.1 模型精度评价指标
• 5.2.2 曲面品质分析方法
• 5.3 钩锁铁及牵引杆模型精度评价
• 5.4 误差控制策略
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的课题
• 致谢