专利名称：基于统一精确模型的非测地线缠绕组合回转体的成型方法
技术领域：
本发明涉及一种缠绕成型方法，具体涉及一种基于统一精确模型的非测地线缠绕组合回转体的成型方法。
背景技术：
现阶段一般采用下列几种缠绕回转体成型的方法(1)近似缠绕成型方法，它无精确模型，线型和缠绕轨迹靠近似的经验公式计算，得到的回转体实现不了设计要求；(2)基于“微锥”模型的近似缠绕成型方法，将回转体简化成许多段微锥，按圆锥模型缠绕。缺点是模型是近似的，而微锥的方法不可能将芯模分解成为很多个接近实际程度的微锥，累积误差较大；(3)针对产品的单一模型缠绕成型，只针对单一产品形状建模，目前有压力容器、管道两类模型。缺点是没有回转体统一模型，无法解决组合回转体的造型和线型设计计算，产品开发范围受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了建立一种统一的、精确的回转体芯模的缠绕成型的方法，而提供的一种基于统一精确模型的非测地线缠绕组合回转体的成型方法。
本发明的缠绕成型过程包括以下步骤步骤一取得设计好的需要缠绕的组合回转体芯模；步骤二判断母线是否是常见的曲线的芯模，如果为是则进行步骤三，如果为否则进行步骤四；步骤三对母线是常见的抛物线、椭圆线、双曲线等曲线的芯模，直接采用下面的方程组直接表达其母线ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(1)]]>得出母线方程转到步骤八；步骤四将设计好的需要缠绕的组合不规则回转体芯模的离散点拟合成母线的若干个单调的数据段；
步骤五将每段单调数据段用下面的方程组表示ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(2);]]>步骤六根据上述方程组(2)得到每段单调数据段的起点和终点x坐标值、a、b、c、d、e、f各系数值；步骤七根据得到的起点和终点的x坐标值，将各个单调数据段连接成一条光滑曲线，第一段单调数据段的起点x轴坐标值必须与设计的组合回转体芯模的原点坐标重合，组合回转体芯模的原点坐标为0坐标，同时，段与段之间连接点的一次导数要相等，以保证整条曲线光滑，这条光滑曲线即是其母线方程；步骤八根据步骤三得出的组合回转体的母线方程或步骤七得出的组合回转体的母线方程求得组合回转体矢量方程即r→={r(υ)cos(μ),r(υ)sin(μ),υ}---(3)]]>|r(υ)|=z2+A2,]]>其中A代表x或y坐标，υ代表A坐标，μ代表母线绕A坐标轴的转角。
步骤九根据步骤八中求得的组合回转体矢量方程表达式(3)、非测地线原理以及下列公式λ=kgkn---(4)]]>其中λ为摩擦指数；kg为测地曲率；kn为法曲率，导出组合回转体非测地线方程dθdx=1+r′(x)2r(x)·tgτdτdx=tgτr(x)(λsinτ-r′(x))-λr′′(x)cosτ1+r′(x)2---(5)]]>其中x为x方向自变量坐标；r(x)为回转半径函数；τ为缠绕角；θ为芯模转角；步骤十根据组合回转体非测地线方程(5)以及芯模关键点，得出组合回转体非测地线缠绕线型；步骤十一对组合回转体非测地线缠绕线型进行离散化，获取组合回转体芯模表面的落沙点；步骤十二由落沙点转化为组合回转体芯模表面出纱点位置，进而计算出数控代码；步骤十三用喷管大型数控纤维缠绕机根据数控代码在组合回转体芯模表面进行纤维缠绕；步骤十四缠绕成型。
本发明是一种用统一的方法来完成回转体类芯模的表达式的方法，达到一种通用的目的。本发明的方法是根据芯模表面上的离散点拟合成母线的若干个单调的数据段用两个方程来进行逼近拟合母线方程，该方法的精度要比传统近似的微锥方法精确度更为提高，因为本方法是用离散点来拟合母线方程的，离散点密度越高方程越接近母线方程，而现有较为精确微锥方法不可能将芯模分解成为很多个接近实际程度的微锥，而且微椎的精确度没有离散点的精确度高，因此该方法可比以往的方法更为精确。
图1是本发明的流程图。
具体实施例方式
结合1图说明本实施方式，它的缠绕成型过程包括以下步骤步骤一取得设计好的需要缠绕的组合回转体芯模；步骤二判断母线是否是常见的曲线的芯模，如果为是则进行步骤三，如果为否则进行步骤四；步骤三对母线是常见的抛物线、椭圆线、双曲线等曲线的芯模，直接采用下面的方程组直接表达其母线ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(1)]]>得出母线方程转到步骤八；步骤四将设计好的需要缠绕的组合不规则回转体芯模的离散点拟合成母线的若干个单调的数据段；步骤五将每段单调数据段用下面的方程组表示
ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(2);]]>步骤六根据上述方程组(2)得到每段单调数据段的起点和终点x坐标值、a、b、c、d、e、f各系数值；步骤七根据得到的起点和终点的x坐标值，将各个单调数据段连接成一条光滑曲线，第一段单调数据段的起点x轴坐标值必须与设计的组合回转体芯模的原点坐标重合，组合回转体芯模的原点坐标为0坐标，同时，段与段之间连接点的一次导数要相等，以保证整条曲线光滑，这条光滑曲线即是其母线方程；步骤八根据步骤三得出的组合回转体的母线方程或步骤七得出的组合回转体的母线方程求得组合回转体矢量方程即r→={r(υ)cos(μ),r(υ)sin(μ),υ}---(3)]]>|r(υ)|=z2+A2,]]>其中A代表x或y坐标，υ代表A坐标，μ代表母线绕A坐标轴的转角。
步骤九根据步骤八中求得的组合回转体矢量方程表达式(3)、非测地线原理以及下列公式λ=kgkn---(4)]]>其中λ为摩擦指数；kg为测地曲率；kn为法曲率，导出组合回转体非测地线方程dθdx=1+r′(x)2r(x)·tgτdτdx=tgτr(x)(λsinτ-r′(x))-λr′′(x)cosτ1+r′(x)2---(5)]]>其中x为x方向自变量坐标；r(x)为回转半径函数；τ为缠绕角；θ为芯模转角；步骤十根据组合回转体非测地线方程(5)以及芯模关键点，得出组合回转体非测地线缠绕线型；步骤十一对组合回转体非测地线缠绕线型进行离散化，获取组合回转体芯模表面的落沙点；
步骤十二由落沙点转化为组合回转体芯模表面出纱点位置，进而计算出数控代码；步骤十三GH-2喷管大型数控纤维缠绕机根据数控代码在组合回转体芯模表面进行纤维缠绕；步骤十四缠绕成型。
本发明统一精确的完成组合回转体的缠绕。芯模关键点是缠绕角变化点、测地线或非测地线转化点。
权利要求
1.一种基于统一精确模型的非测地线缠绕组合回转体的成型方法；其特征在于它的缠绕成型过程包括以下步骤步骤一取得设计好的需要缠绕的组合回转体芯模；步骤二判断母线是否是为常见的曲线的芯模，如果是则进行步骤三，如果否则进行步骤四；步骤三对母线是常见的抛物线、椭圆线、双曲线等曲线的芯模，直接采用下面的方程组直接表达其母线ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(1)]]>得出母线方程转到步骤八；步骤四将设计好的需要缠绕的组合不规则回转体芯模的离散点拟合成母线的若干个单调的数据段；步骤五将每段单调数据段用下面的方程组表示ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0ax3+bx2+cx+d=y---(2);]]>步骤六根据上述方程组(2)得到每段单调数据段的起点和终点x坐标值、a、b、c、d、e、f各系数值；步骤七根据得到的起点和终点的x坐标值，将各个单调数据段连接成一条光滑曲线，第一段单调数据段的起点x轴坐标值必须与设计的组合回转体芯模的原点坐标重合，组合回转体芯模的原点坐标为0坐标，同时，段与段之间连接点的一次导数要相等，以保证整条曲线光滑，这条光滑曲线即是其母线方程；步骤八根据步骤三得出的组合回转体的母线方程或步骤七得出的组合回转体的母线方程求得组合回转体矢量方程即r→={r(υ)cos(μ),r(υ)sin(μ),υ}---(3)]]>|r(υ)|=z2+A2,]]>其中A代表x或y坐标，υ代表A坐标，μ代表母线绕A坐标轴的转角。步骤九根据步骤八中求得的组合回转体矢量方程表达式(3)、非测地线原理以及下列公式λ=kgkn---(4)]]>其中λ为摩擦指数；kg为测地曲率；kn为法曲率，导出组合回转体非测地线方程dθdx=1+r′(x)2r(x)·tgτdτdx=tgτr(x)(λsinτ-r′(x))-λr′′(x)cosτ1+r′(x)2---(5)]]>其中x为x方向自变量坐标；r(x)为回转半径函数；τ为缠绕角；θ为芯模转角；步骤十根据组合回转体非测地线方程(5)以及芯模关键点，得出组合回转体非测地线缠绕线型；步骤十一对组合回转体非测地线缠绕线型进行离散化，获取组合回转体芯模表面的落沙点；步骤十二由落沙点转化为组合回转体芯模表面出纱点位置，进而计算出数控代码；步骤十三用喷管大型数控纤维缠绕机根据数控代码在组合回转体芯模表面进行纤维缠绕；步骤十四缠绕成型。
全文摘要
基于统一精确模型的非测地线缠绕组合回转体的成型方法，涉及一种缠绕成型方法，为了解决已有技术不能统一和精确的来缠绕组合回转体而设计的一种缠绕成型方法，本发明包括以下步骤取得需要缠绕的回转体芯模；确定母线方程，获得组合回转体矢量方程；根据组合回转体矢量方程、非测地线原理以及公式λ=K
文档编号G05B19/4093GK1911633SQ20061001047
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年8月31日
发明者付云忠, 富宏亚, 韩振宇, 路华, 王永章, 韩德东 申请人:哈尔滨工业大学