三角形等面积法在直纹圆柱螺旋曲面近似展开中的应用

摘要

随着计算机在工程设计领域应用的进一步发展，以计算机辅助设计技术为基础的虚拟CAD日益受到重视。本文以割草机上的直纹圆柱螺旋曲面刀片为研究对象，对其可展性进行研究，使用Pro/E中Pro/Toolkit用户化工具箱对直纹圆柱螺旋曲面近似展开系统进行开发。本文基于Pro/E系统三维造型信息，提取直纹圆柱螺旋曲面网格剖分信息，近似展开螺旋曲面，并得到直纹圆柱螺旋曲面的二维展开实体。　　本文的工作可概括为以下几个方面：　　第1章综述了近几十年来有关不可展曲面近似展开技术研究的文献，并对各种技术方法进行了分类。介绍了课题的研究背景、研究内容和论文的整体结构。　　第2章主要介绍了直纹圆柱螺旋曲面近似展开系统的构成模块：曲面参数设计模块、曲面网格剖分模块和展开实体生成模块。同时介绍了系统主要开发工具Pro/Toolkit及其开发步骤。接下来三章将详细介绍三个模块的创建过程和相关技术。　　第3章介绍的直纹圆柱螺旋曲面的参数化设计模块是利用Pro/E系统提供的二次开发工具Pro/Toolkit，在VisualC++环境下建立的，实现了直纹圆柱螺旋曲面模型的参数检索、修改，同时也实现了三维模型的自动更新，且参数化界面友好。　　第4章介绍的直纹圆柱螺旋曲面网格剖分模块是曲面近似展开的前置处理。在该模块中确定模型U、V向分割次数，提取网格结点数据信息，创建人机交互对话框，实现了由三角形网格表达下的螺旋曲面。　　第5章主要介绍了展开实体创建模块，基于三角形等面积法将三角形网格结点映射到平面上，用样条曲线将周边结点连接起来，得到展开视图。使用Pro/Toolkit中实体特征创建技术，以拉伸特征创建展开实体。　　第6章总结本文的主要研究工作，并给出了今后研究工作的方向。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

本章摘要

1.1引言

1.2复杂曲面近似展开技术

1.2.1曲面近似展开技术的重要意义

1.2.2几种常见的曲面近似展开方法

1.3本文的研究背景、内容及论文框架

1.3.1本文的研究背景

1.3.2本文的研究内容及论文框架

1.4本章小结

第2章系统构成与功能

本章摘要

2.1引言

2.2系统开发工具

2.2.1 Pro/Toolkit的工作方式

2.2.2 Pro/Toolkit程序开发步骤

2.3系统构成及特点

2.3.1模型参数设计

2.3.2直纹圆柱螺旋曲面网格剖分

2.3.3直纹圆柱螺旋曲面近似展开

2.4本章小结

第3章直纹圆柱螺旋曲面参数设计模块

本章摘要

3.1引言

3.2参数化设计的概念及优点

3.2.1参数化设计的概念

3.2.2参数化设计的优点

3.3直纹圆柱螺旋曲面的形成

3.3.1直纹圆柱螺旋曲面生成原理

3.3.2直纹圆柱螺旋曲面数学模型

3.4 Pro/E在参数化方面的优势及关键技术

3.4.1 Pro/E在参数化方面的优势

3.4.2直纹圆柱螺旋曲面参数化设计的关键技术

3.5基于Pro/E的三维参数化交互界面设计

3.5.1用户参数名设置

3.5.2菜单制作

3.5.2参数化界面设计

3.5.3设计参数的检索和三维模型的更新

3.6算例

3.6.1算例1

3.6.2算例2

3.6.3算例3

3.7本章小结

第4章直纹圆柱螺旋曲面网格剖分模块

本章摘要

4.1引言

4.2三角形网格剖分算法

4.2.1三角形网格剖分步骤

4.2.2u向分割次数m的确定

4.2.3 V向分割次数n的确定

4.2.4三角形网格剖分流程图

4.3基于Pro/E的直纹圆柱螺旋曲面网格剖分及关键技术

4.3.1界面设计

4.3.1网格剖分技术

4.4算例

4.4.1算例1

4.4.2算例2

4.4.3算例3

4.5本章小结

第5章展开模型生成模块

本章摘要

5.1引言

5.2三角形网格等面积展开算法

5.2.1两个相邻三角形的展开

5.2.2三角形网格展开过程

5.3误差形成原因

5.3.1平面到曲面的接近

5.3.2一次误差分析

5.3.3二次误差分析

5.4基于Pro/E的展开模型的实现

5.4.1界面设计

5.4.2展开视图的生成

5.4.3展开实体模型的生成

5.4.4信息数据文件的创建

5.4.5误差计算

5.5算例

5.5.1算例1

5.5.2算例2

5.5.3算例3

5.6本章小结

第6章总结和展望

本章摘要

6.1本文工作总结

6.2今后工作展望

参考文献

附录一：攻读硕士期间论文情况和科研工作情况

致 谢