整体叶轮微观表面轮廓特征提取及其应用

发布时间：2017-10-01 15:01

  本文关键词：整体叶轮微观表面轮廓特征提取及其应用

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【摘要】：整体叶轮是透平机械的关键部件,广泛应用于航空、航天、化工、能源等工业领域。整体叶轮的曲面较多,形状复杂,传统的机械加工方式已经不能满足其要求,目前整体叶轮的加工以五轴精密铣削为主。整体叶轮的叶片部分是影响其使用性能的关键性部位,叶片的表面质量的好坏,尤其是叶片表面微观轮廓特征的一致性,对叶轮的进气效率、工作效率和动力性能有直接的影响。为详细研究五轴机床铣削加工整体叶轮的表面轮廓结构特征,本文从微观角度出发,利用表面轮廓仪对整体叶轮的叶片关键部位进行了测量试验,获得了整体叶轮叶片部位的微观轮廓数据。并利用所获得的数据建立了叶片微观表面三维模型图。开展了一系列的试验分析,对试验所获得的特征信号做了功率谱分析,获得了叶片轮廓信号的频率成分,对功率谱的面积S的含义进行解释,并将其作为评价叶片表面质量的特征之一。利用小波分析的方法,对所获得的数据进行小波分解和重构,将数据信号的各个成分信号进行了分离,得到了整体叶轮叶片表面粗糙度特征分布图,并将其作为叶片表面质量的评价的第二个特征。为了探明在整体叶轮加工过程中,刀尖半径和切削行距这两个参数对整体叶轮叶片表面质量的影响,本文利用控制变量法的研究思想一共设计了7组对比试验。将刀尖半径或者切削行距其中一个参数当作变量,控制另外一个参数不变,从而研究这个变化参数对叶片表面两个特征的影响。通过多次在五轴机床的铣削试验和对叶片表面质量变化的不断测量,得到了在加工过程中叶片表面微观轮廓特征的数据。通过对数据的建模分析和功率谱分析,得出了刀尖半径和切削行距这两个参数对整体叶轮叶片表面质量的影响规律和在实际加工中这两个工艺参数的优先选择级别,并在实际的叶轮质量检测中得到了应用。文章通过对叶片表面微观轮廓特征参数的计算分析,对叶片的表面质量做出了准确、客观的评价。
【关键词】：整体叶轮 微观表面 粗糙度 小波分析 五轴加工
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK14
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-12
• 1.2 表面形貌测量技术及其评定的发展概况12-15
• 1.3 课题来源及主要研究内容15-16
• 第二章 小波变换的理论及研究16-24
• 2.1 连续小波变换及其性质16-19
• 2.1.1 短时傅立叶变换16-17
• 2.1.2 一维连续小波变换17-18
• 2.1.3 高维连续小波变换18-19
• 2.2 离散小波变换及其性质19-20
• 2.2.1 一维离散小波变换19-20
• 2.2.2 小波框架20
• 2.3 多分辨分析与Mallat算法20-23
• 2.3.1 多分辨分析理论20-21
• 2.3.2 正交小波基的构造21-22
• 2.3.3 Mallat算法22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 整体叶轮微观表面轮廓特征的提取24-40
• 3.1 表面轮廓仪的基本构成24-27
• 3.1.1 气浮式X-Y工作平台24-26
• 3.1.2 WALE表面轮廓仪立柱26-27
• 3.2 表面轮廓仪的测量原理27-32
• 3.2.1 X向光栅尺位移传感器的计数原理27-29
• 3.2.2 Z向电感式传感器的测量原理29-32
• 3.3 整体叶轮微观轮廓特征提取试验方案32-33
• 3.4 轮廓仪测量系统软件及测量设置33-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 整体叶轮表面轮廓特征分析40-58
• 4.1 表面粗糙度的评定参数40-43
• 4.1.1 幅度参数40-41
• 4.1.2 间距参数41-42
• 4.1.3 形状特征参数42-43
• 4.2 整体叶轮微观表面轮廓特征信号的功率谱估计43-46
• 4.2.1 功率谱密度的数学模型43-44
• 4.2.2 功率谱估计及结果分析44-46
• 4.3 叶片表面轮廓特征的小波分析46-56
• 4.3.1 小波基函数的确定46-52
• 4.3.2 小波分解层次的确定52-53
• 4.3.3 对各组叶片的微观轮廓数据进行小波分析53-54
• 4.3.4 小波基准线及粗糙度分布特征的提取54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 工艺参数对微观表面轮廓特征的影响58-76
• 5.1 整体叶轮精加工工艺参数58-63
• 5.1.1 刀具刀尖半径参数58-60
• 5.1.2 切削行距参数60-63
• 5.2 刀尖半径和行距的对比试验63-66
• 5.2.1 试验所需设备63-64
• 5.2.2 试验方案的确定64-65
• 5.2.3 切削试验及数据记录65-66
• 5.3 行距改变对叶轮微观轮廓特征的影响66-70
• 5.3.1 行距改变与功率谱函数面积S的关系66-68
• 5.3.2 行距改变与粗糙度分布特征的关系68-70
• 5.4 刀尖半径改变对叶轮表面质量的影响70-71
• 5.5 加工工艺参数与工时的关系71-72
• 5.6 叶片微观表面轮廓特征的应用案例72-74
• 5.7 基于MATLAB GUI的系统界面设计74-75
• 5.8 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 陈庆虎,李柱;表面粗糙度评定的小波基准线[J];计量学报;1998年04期

2 王安良,杨春信;评价机械加工表面形貌的小波变换方法[J];机械工程学报;2001年08期

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5 王兆坦;朱继生;张瑞;刘宪银;张佐营;宋现春;;滚珠丝杠副性能指标的测试与研究[J];制造技术与机床;2009年06期

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本文编号：954071