[发明专利]一种用于微观接触分析的高仿数字齿面的建模方法

权利要求书

1.一种用于微观接触分析的高仿数字齿面的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：定义齿坯的形状和尺寸；

S2：定义刀具的形状和尺寸；

S3：定义齿坯和刀具的位置；

S4：定义齿坯与刀具的运动关系并进行仿真切削，形成参考模型的齿面；

S5：进行齿面仿真修形，从而建立参考模型；

S6：在所述参考模型上获取数据点；

S7：将所获取的数据点拟合为有理非均匀B样条NURBS曲线；

S8：将所述NURBS曲线拟合为NURBS曲面，形成数字齿面。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述仿真切削的过程包括如下步骤：

齿坯记为A，刀具相对于齿坯运动，第i时刻刀具所处空间记为B_i，如果满足：

O_j称为进入点；

如果满足：

O_k称为离去点；

于是，λ＝k–j成为切削步骤数，其决定模型精度；在进入点和离去点之间，体簇{B_j,B_j+1,...B_k–1}和齿坯A相交；通过布尔运算去除相交部分，留下的部分即形成参考模型的齿面，去除相交部分的过程表达为：

A-(∪i=jk-1Bi)---(3)]]>

。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，通过改变速度比例进行齿面仿真修形。

4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤S7与步骤S8包括以下步骤：

A1.给定数据点{p_i’,j’}，i’＝0,1,…,m–k’+1,j’＝0,1,…,n–q+1,m、n分别为横、纵两个方向上的数据点数目，设置NURBS曲面的次数为k’和q，数据点p_i’,j’的权重为w_i’,j’＝1；

A2.在横、纵两个方向上分别对数据点{p_i’,j’}进行参数化，得到节点矢量U和V；

A3.使用内点法将数据点{p_i’,j’}拟合为一系列在节点矢量U上的NURBS曲线，通过解下列方程得到控制点

Σr=0md‾r,j′Nr,k′(u)=pi′,j′]]>

其中i′=0,1,···,m-k′+1j′=0,1,···,n-q+1---(4)]]>

N_r,k’(u)表示由第r个数据点确定的k’次NURBS曲线的基函数，r＝0,1,…,m,j’＝0,1,…,n–q+1；

A4.使用内点法将控制点在节点矢量V上拟合为NURBS曲面，通过解下列方程得到控制点{d_r,s}，s＝0,1,…,n：

Σs=0ndr,sNs,q(u)=d‾r,j′---(5)]]>

N_s,q(u)表示由第s个数据点确定的q次的NURBS曲线的基函数；

A5.修改权重{w_i’,j’}对所述NURBS曲面的局部形状进行修正：

wi′,j′*=wi′,j′[1±ΔRi′,k′;j′q(up,vq′)(D+‾Δ)---(6)]]>

其中“–”为远离，“+”为靠近；Δ表示数据点p_i’,j’与目标点(u_p，v_q’)之间的调整距离，D为调整前的距离；

Ri′,k′;j′,q(up,vq′)=wi′,j′Ni′,k′(u)Nj′,q(v)Σr=0NΣs=0nwr,sNr,k′(u)Ns,q(v)---(7)]]>

w_r,s为控制点{d_r,s}的权重；

从而通过控制点{d_r,s}、权重{w_i’,j’},节点矢量U和V，以及次数k’和q创建出了NURBS曲面。