[發(fā)明專利]一種人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面固液二相軟性磨粒流湍流加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076926.3
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104690649B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利;計(jì)時(shí)鳴;文東輝;樸鐘宇;戴勇;單曉杭;張瑞;王金順
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24C1/00
• 分類號: B24C1/00;G06F19/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面固液二相軟性磨粒流湍流加工方法，包括如下步驟：

1)建立人工關(guān)節(jié)需要加工的復(fù)雜曲面的數(shù)學(xué)模型，該復(fù)雜曲面的表面形狀可以簡化為由三段圓弧組成，該數(shù)學(xué)模型中第一圓心、第二圓心、第三圓心分別為三段圓弧的圓心位置，三個(gè)圓心的坐標(biāo)分別為(x₁，y₁)，(x₂，y₂)和(x₃，y₃)，該數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

$y=f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{\left(\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_1}\right)}^2-{\left(x-x_1\right)}^2}+y_1,x\∈\left(0,x_a\right)\\ -\sqrt{{\left(\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_2}\right)}^2-{\left(x-x_2\right)}^2}+y_2,x\∈\[x_a,x_b)\\ \sqrt{{\left(\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_3}\right)}^2-{\left(x-x_3\right)}^2}+y_3,x\∈\[x_b,l)\end{array}\right.$

式中：ρ₁、ρ₂和ρ₃分別為第一圓弧、第二圓弧和第三圓弧的曲率，單位為mm^-1；x_a、x_b分別為第一圓弧和第二圓弧、第二圓弧和第三圓弧的連接點(diǎn)；l為復(fù)雜曲面的長度，單位為mm；

此外，x_a為的解，同理：x_b為的解；

2)根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行約束式仿形流道內(nèi)的壓力數(shù)值仿真；將整個(gè)流道分成流道區(qū)域A、流道區(qū)域B和流道區(qū)域C三個(gè)流道區(qū)域，流道區(qū)域A中的平均間隙為d1，流道區(qū)域A的長度范圍為：0<x<x_a；流道區(qū)域B中平均間隙為d2，流道區(qū)域B的長度范圍為：x_a<x<x_b；流道區(qū)域C中平均間隙為d3，流道區(qū)域C的長度范圍為：x_b<x<l；流道入口的壓力為P，在出入口處存在壓力的堆積效應(yīng)，且入口處的壓力堆積效應(yīng)要大于出口的壓力堆積效應(yīng)，設(shè)流道入口附近、即流道區(qū)域A的壓力堆積效應(yīng)的壓力增益系數(shù)為α_A，流道出口附近、即流道區(qū)域C的壓力堆積效應(yīng)的壓力增益系數(shù)為α_C，且α_A＞α_C，α_A和α_C均大于1；壓力在曲率變化處，即x_a，x_b點(diǎn)均有損失，損失系數(shù)為ε_xa和ε_xb，該系數(shù)與曲率有關(guān)，且ε_xa和ε_xb均大于0，小于1；由于流道的流程很短，故流程對壓力的影響幾乎可以忽略；流道的間隙對壓力的分布至關(guān)重要，由于是間隙不規(guī)則的仿形流道，并把流道分為三個(gè)區(qū)域，把流道間隙對壓力分布影響同樣取為三個(gè)系數(shù)，這三個(gè)系數(shù)反比于流道平均間隙，三個(gè)系數(shù)分別為θ_d1，θ_d2和θ_d3，故壓力數(shù)值分為三段表示：

$F\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{P\&alpha;}}_A{\mathrm{\&theta;}}_{d1},x\&Element;\left(0,x_a\right)\\ {\mathrm{P\&alpha;}}_A{\mathrm{\&theta;}}_{d1}{\mathrm{\&epsiv;}}_{xa}{\mathrm{\&theta;}}_{d2},x\&Element;\&lsqb;x_a,x_b)\\ {\mathrm{P\&alpha;}}_A{\mathrm{\&theta;}}_{d1}{\mathrm{\&epsiv;}}_{xa}{\mathrm{\&theta;}}_{d2}{\mathrm{\&epsiv;}}_{xb}{\mathrm{\&alpha;}}_c,x\&Element;\&lsqb;x_b,l)\end{array}\right.$

上式即為流道內(nèi)壓力數(shù)值的求解公式；

3)根據(jù)步驟2中的數(shù)值仿真結(jié)果和加工效果來分析，在流道曲率、流程和入口壓力的參數(shù)不變的情況下，計(jì)算出保證流道內(nèi)壓力分布均勻和加工均勻性良好的流道間隙要求，并根據(jù)該流道間隙要求設(shè)計(jì)實(shí)際生產(chǎn)需要的由約束工件和人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面組成的約束式仿形流道；

4)利用設(shè)計(jì)出的約束式仿形流道對人工關(guān)節(jié)復(fù)雜曲面進(jìn)行加工。