异形单牙轮钻头井底牙齿轨迹的Matlab仿真
控制系统MATLAB仿真2-根轨迹仿真
Gk ( s)
k g ( s 0.5) s( s 1)( s 2)( s 5)
绘制系统的根轨迹，确定当系统稳定时，参数kg 的取值范围。 num=[1 0.5]; den=conv([1 3 2],[1 5 0]); G=tf(num,den); K=0:0.05:200; rlocus(G,K) [K,POLES]= rlocfind(G) figure(2) Kg=95; t=0:0.05:10; G0=feedback(tf(Kg*num,den),1); step(G0,t)
Root Locus 8
8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -8 x x x
6
4
2
Imaginary Axis
0
-2
-4
-6
-8 -8
-6
-4
-2
0 Real Axis
2
4
6
8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
(a) 直接绘制根轨迹
(b) 返回参数间接绘制根轨迹
图1 例1系统根轨迹
二、MATLAB根轨迹分析实例
用户可以通过Control Architecture窗口进行系 统模型的修改，如图9。
图9 rltool工具Control Architecture窗口
也可通过System Data窗口为不同环节导入已 有模型，如图10。
图10 rltool工具System Data窗口
可以通过Compensator Editor的快捷菜单进行 校正环节参数的修改，如增加或删除零极点、 增加超前或滞后校正环节等，如图11。
Step Response 2 1.8 1.6 1.4 1.2
基于MATLAB的PDC钻头布齿软件设计
／ －＝ ｏ ９＋ Ｏ ａ ｏ （） １
（）双锥 形 ａ
Ｙ
直线一 圆弧一 直线
Ｙ
ｒ ＝ （ ＋０ ）（ ＜ 力 ＜ １ ｏ ０ ）
（） ２
将 特 殊 点坐 标 值 代 入 上 式 后 解 方 程 组 便 可得 到 螺旋线 方程 的具体 形式 ，其 中Ｒ 为钻 头 半径 。
文 献忙中推 导 出了等 切 削 、等 磨 损和 等 功率 原 则 下 冠 部 曲线 的 理论 方 程 ，但 在 Ｐ ＤＣ钻 头 实 际 设 计 中 ，为 了加 工方 便 和 简 化 磨 具 ，常 将 理 论 冠 部 曲线 拟 合成 一 些 典 型 冠 部 形 状 。本 文 为 了适 应 不 同 的底 层 和 钻 井 条 件 推 导 了 四大类 典 型 的 冠 部轮 廓 曲线 ，每 一类 又 有 倒角 和 无倒 角 之分 ，如 图２ 所
的定位 半 径计 算公 式为 ：
‰ 。厩 ） ＝
（ ７ ）
图４切削齿变序布齿图
３２定位 半径 的计 算 ． 本 文按 照 等 切 削 原 则布 齿 。等 切 削 原 则 是指 在 单位 时 间 内每颗 切 削齿 切 削岩石 的体 积相 同。
上 述 等 切 削 布 齿 原 则 的 计 算 方 法 是 在假 设所 有 切 削 齿 同 时经 过 同一 轴 向平 面 的 前 提 下 ，但 实 际上 由于 钻 头 上 的切 削 齿 所 处 的周 向位 置 不 同 ， 不 可 能 所 有 齿 同 时经 过 同一 轴 向平 面 ， 那 么各 齿 形 成 的切 削 截 面 的形 状 就 会 与 假 设 不 同 ， 自然 切 削 面 积 和 切 削 体 积 都 会 不 同 。本 文 在 上述 等切 削 布 齿 原 则 计 算 方 法 的基 础 上 ，加 大考 虑 周 向布 齿 对 切 削 齿 切 削 量 的 影 响 。假 设 相邻 的两 颗 切 削 齿 被 确 定 在 相 邻 的 两 个 刀 翼 上 ，则切 削 齿 的切 削 截 面如 图６ （ ）所 示 。 ａ 第ｉ 号齿 的 切 削截 面 是 一 个 曲边 四边 形 。 图 中 的Ｒ ¨、Ｒ， Ｒ 和 分 别 是 内侧 临齿 、 当 前 齿 以及 外 侧 临 齿 在 通 过 同一 个 轴 线 平 面ｒｉ 留下 的切 削 曲 ｎ时 线 ，Ｒ，则 是 当前齿 在 前一 圈通 过轴 线平 面ｒ 留 ｎ时 下 的 切痕 曲线 ， 由于钻 头上 的切 削齿 所 处 的周 向 位 置 不 同 ， 它们 并 非 同 时而 是 以一 定 的顺 序 通 过 平 面 ｍ ，如 果 按 照 图６ （ ） 中逆 时针 方 向布 齿 ， ｂ 当切 削齿 ｉ 过平 面ｍｉ ，齿ｉ ￣１ ｌ 通 时 — ［＋ 应该 在 切削 齿 ｌ ｉ ｉ 两个 相 邻 的 刀 翼上 ， 由切 削截 面 形 成 的原 理 可 的 知 ，当 如 公式 （ ）把这 三颗 相邻 的切 削 齿按 照 同 ７ 时经 过 同一平 面 来 考虑 时 ，齿ｉ ｌ 少 计 算通 过 了 ＋被 角 ０： ，而 切 削 齿 ｉ１ 多 计 算 通 过 角 ｏ 也 就 是 一被 。 说 ，Ｒ、民， 、Ｒ ｉ ¨、Ｒ 围成 的 四边 形 中 ，左 面 的 曲边 要 向左 移 一 些 ，右 面 的 曲边 要 向右 移 一 些 。 而 切 削 齿 在 周 向每 转 过 一 定 的角 度 反 映 在 轴 向位 置上 的位 移量ｌ 计算 公 式 ： 有
基于MATLAB的水平井井眼轨迹及响应曲线绘制
本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术基于MATLAB 的水平井井眼轨迹及响应曲线绘制李宇腾，陈延军（西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西西安710065）摘要：井眼轨迹描绘井眼在地层中的几何走向，可以了解井眼轨迹的形状，判断否钻遇目标层，及时采取措施使井眼按预定轨迹前进，这对大位移井、大斜度井和水平井等复杂钻井特别重要。
文章综合了MATLAB 语言的功能和特点，设计了井眼轨迹绘制方法，丰富界面功能，并且与工程中实际应用的井眼轨迹进行比较，方便修改误差，完成界面。
最后，以实际水平井测井数据为例，研究了水平井眼轨迹及其响应的绘制方法。
关键词：水平井；井眼轨迹；MATLAB 设计中图分类号：TP391文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2016)23-0212-021引言水平井是最大井斜角保持在90度左右，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井。
水平井作为一项新技术，其开发特点是油层中数百米长的井眼连通了渗透性相对较好的井段，增加了原油流入井眼的几率，并且能够有计划地进行分段压裂和解堵处理。
随着水平井钻完井工艺的成熟完善及作业费用的不断降低，水平井技术已经成为开发低渗透油藏的一种有效途径。
一般来说，水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，目的在于增大油气层的裸露面积。
井眼轨迹以及眼井轨迹的响应绘制，是水平井测井响应研究的重要内容。
井眼轨迹技术以钻井目的为前提，以几何学为基础，以计算机软件为手段，以井眼轨道控制技术为制约。
2井眼轨迹绘制原理及方法水平井的轨迹形状可以分为以下三类，如图1所示。
A 类轨道。
它是从造斜点到目标点，只有一个单元弧，然后进入水平段，此类轨迹绘制最为简单。
B 类轨道。
这是中长半径水平井，也为水平井的常见类型，B 类轨道可用‘弧—直—弧’表示。
C 类轨道。
同样是中长半径水平井，可用‘弧—弧—弧’表示。
随着轨道不断复杂，其设计与轨迹绘制也变得更为困难。
图1水平井井眼轨迹的类型为了绘制井眼轨迹，我们需作一些假设。
实验一 典型环节的MATLAB仿真汇总
实验一 典型环节的MATLAB 仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK 的使用MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真环境下。
2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。
3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统三、实验内容按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。
① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G 实验处理：1)(1=s G SIMULINK 仿真模型波形图为：实验处理：2)(1=s G SIMULINK 仿真模型波形图为：实验结果分析：增加比例函数环节以后，系统的输出型号将输入信号成倍数放大.② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s G 实验处理：11)(1+=s s GSIMULINK 仿真模型波形图为：实验处理：15.01)(2+=s s GSIMULINK 仿真模型波形图为：实验结果分析：当11)(1+=s s G 时，系统达到稳定需要时间接近5s,当15.01)(2+=s s G 时，行动达到稳定需要时间为2.5s,由此可得，惯性环节可以调节系统达到稳定所需时间,可以通过惯性环节，调节系统达到稳定输出的时间。
③ 积分环节s s G 1)(1=实验处理： SIMULINK 仿真模型实物图为：实验结果分析：由以上波形可以的出，当系统加入积分环节以后，系统的输出量随时间的变化成正比例增加。
PDC钻头钻进仿真系统数字化方法研究
xs ， ys ， z s — 齿侧数字化节点坐标值； l step —PDC 齿高度方向上的数字化步长， mm； L— 切削齿厚度， mm。 规径齿的数字化方法 PDC 钻头的规径部位有若干颗的规 一般来说，
径齿， 其结构特征与常规齿有所不同。 这种齿是采用 ［7 ］ 切割后的 PDC 齿面 常规齿经切割加工后形成的 。 PDC 齿的侧表面则由一 轮廓线由圆弧和直线组成，
图1
Fig． 1
直角坐标等间距数字化方法和极坐标等角度数字化方法
Digitalized method in cartesian coordinates and in polar coordinates
*
收稿日期： 2009 － 11 － 20 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 50774066 ） 。 作者简介： 任海涛（ 1982 － ） ， 男（ 汉族） ， 黑龙江五大连池人， 硕士， 主要从事岩石破碎学与钻头技术研究。
参考文献：
［ 1］ 吴泽兵， 马德坤， 况雨春． 钻柱、 钻头与岩石系统的计 J］ ． 系统仿真学报， 2000 ， 12 （ 6 ） ： 675 － 677． 算机仿真［ ［ 2］ 任海涛． PDC 钻头数字化钻进分析系统的研究与开发 ［ D］ ． 四川 成都： 西南石油大学， 2009． ［ 3］ 马德坤， C］/ / 吴泽兵． 牙轮钻头破岩过程计算机仿真［ 1997 年中国系统仿真学会学术年会论文集（ 下） ． 湖南 1997． 张家界， ［ 4］ 肖仕红， 杨迎新． PDC 钻头在复杂运动条件下钻进工 J］ ． 石油矿场机械， 2005 ， 34 （ 2 ） ： 40 － 42． 程仿真［ ［ 5］ 王亚萍， 况雨春， 杨高． 基于 MATLAB 的 PDC 钻头几 J］ ． 西南石油大学学报， 2007 ， 29 （ S2 ） ： 何学仿真模型［ 116 － 118． ［ 6］ 闫静． PDC 钻头的数字化钻进技术［ D］ ． 四川 成都： 西 2008． 南石油大学， ［ 7］ 李树盛． PDC 钻头工作理论及现代设计方法研究［ D］ ． 1994． 四川 南充： 西南石油学院， ［ 8］ 李树盛， J］ ．西 马德坤， 侯季康． PDC 钻头几何学研究［ 1996 ， 18 （ 2 ） ： 82 － 86． 南石油学院学报， ［ 9］ Glowka D A． The use of single-cutter data in the analysis of PDC bit designs—Part 1 ： Development of a PDC cutting force model［ C］ ． SPE 15619 ， 1989． ［ 10］ 杨迎新． PDC 钻头切削力学研究［D］ ． 四川 成都： 西 2003． 南石油大学， ［ 11］ 刘清友， 孟庆华， 庞东晓． 钻井系统动力学仿真研究 M］ ． 北京： 科学技术出版社， 2009． 及应用［ ［ 12］ 吴泽兵， 马德坤， 赵淑兰． 牙轮外区牙齿与井壁相互 ． 石油学报， 1999 ， 20 （ 5 ） ： 58 － 作用的仿真研究［J］ 61． （ 编辑： 张云云）
matlab面向齿轮的计算机辅助设计、制造及检测_毕业论文
毕业一、题目面向齿轮的计算机辅助设计、制造及检测二、研究主要内容本题选自正在建设的实验项目CAD/CAM一体化实验。
该项目的研究内容是以齿轮为实验对象，进行计算机辅助设计，在此基础上，利用数控线切割机进行计算机辅助加工，形成计算机辅助设计和数控加工的一体化实验，最后，对加工出来的齿轮进行公差组项目检测。
通过毕业设计，培养在工程设计、编程、调试的能力，提高查阅资料、外文翻译的能力，以及和综合应用基础理论和专业知识的能力，进一步增强分析问题和解决问题的能力。
三、主要技术指标•编制一渐开线标准直齿圆柱齿轮设计程序；•设计加工的齿轮精度等级为7级；•确定并检测齿轮三个公差组的检查组；四、进度和要求进行毕业设计开题2周2周(第1～2 周) 外文科技资料翻译1周1周(第 3 周) 了解齿轮啮合原理，掌握直齿圆柱齿轮的廓线形成方法1周(第 4 周) 掌握MATLAB编程语言2周(第5～6 周) 齿轮的计算机编程与设计2周(第7～8 周) 掌握线切割机床数据数据转换格式1周(第9 周)将计算数据导入线切割机1周(第10 周) 利用电火花数控线切割机加工所设计的齿轮1周(第11 周)针对所加工的齿轮进行齿轮公差组检测1周(第12 周) 绘制工作图1周(第13 周) 撰写论文1周(第14 周) 修改论文1周(第15 周) 制作答辩电子稿，准备答辩1周(第16 周) 毕业答辩1周(第17 周)五、主要参考书及参考资料[1] 孙桓，陈作模，葛文杰．机械原理．北京：高等教育出版社，2006,5[2] 王玉荣，张应昌，公差与测量技术．西安：陕西科学技术出版社，1990,8[3] DK7720电火花数控线切割机使用说明书[4] 张志勇主编．matlab教程．北京：北京航空航天大学出版社出版，2013[5] <齿轮便查手册>编委会编.齿轮便查手册.北京：机械工业出版社，2013,3摘要齿轮机构是现代机械中最重要的传动机构，应用十分广泛。
基于MATLAB编程软的齿轮设计
摘要齿轮机构是现代机械中最重要的传动机构，应用十分广泛。
它是依靠轮齿齿廓直接接触来传递运动和动力的，具有传动比恒定，传动效率高，使用寿命长，适用范围广及承载能力高等特点，但也存在对制造和安装精度要求较高以及成本较高等缺点。
使用MATLAB编程软件可以简化齿轮设计中的计算过程，只需将参数输入就可以计算出正确的结果。
此设计编写了三个程序，分别为绘制标准直齿圆柱齿轮渐开线曲面，直齿轮几何尺寸设计，以及两齿轮相对滑动系数相等时的变位系数的选择。
在编写程序的过程中需用到一些特殊曲线公式，例如绘制渐开线曲面轮廓时就用到了此曲线在直角坐标系中的表达式。
另外，程序在运行中可能需要在程序代码中设置初始值，以便计算出正确的结果，所选初始值的大小应尽量接近正确的结果，在计算中有可能会出现输入值相同而计算结果不同，这可能是软件本身的问题，还需要弥补。
本次设计一对齿轮，根据给定的参数，使用Matlab计算出齿轮的其他参数及几何尺寸。
关键词：齿轮机构，Matlab计算，初始值，几何尺寸ABTRACTGears of modern machinery are the most important transmission mechanism, a wide range of applications. It is to rely on direct contact with gear tooth profile and the power to transfer the exercise. MATLAB programming software used to simplify the calculation of gear design process, simply enter the parameters you can calculate the correct results. The preparation of this design, three procedures, respectively, rendering the standard spur gear involute surfaces, the design of spur gear geometry, as well as the coefficient of relative sliding between gear changes when the same selection coefficient. In the preparation of the procedures required to process some special curve formula, such as drawing involute surface contours on the use of this curve in the Cartesian coordinate system of expression. In addition, the procedures in the operation code may need to set the initial value for the purpose of calculating the correct result, the size of the initial value selected should be as close as possible to correct the results of the calculation in the input value may be calculated the same the result is different, this may be the software itself, but also need to be filled. The design of a pair of gears, according to the given parameters, the use of Matlab to calculate the other parameters and gear geometry.This is the design of a pair of gear. In accordance with the given parameters, the use of Matlab to calculate the other parameters and gear geometry.KEY WORDS:gears，Matlab programming，Initial value，gear geometry dimension目录目录 (3)第一章前言 (5)1.1 MATLAB简介 (5)1.2 变量、函数与表达式 (6)1.2.1 MATLAB变量名的定义规则 (6)1.2.2 数学运算符号以及标点符号 (7)1.2.3 数学函数 (7)1.2.4 数组与矩阵 (7)1.2.5 MATLAB有两种常用的工作方式 (7)第二章渐开线齿轮机构 (8)2.1 渐开线齿轮的简介 (8)2.1.1 渐开线齿廓曲线 (8)2.1.2 渐开线的极坐标方程式 (9)2.1.3 渐开线齿廓曲线的计算 (10)2.2 渐开线直齿轮变位系数的选择 (10)2.2.1 关于渐开线直齿轮变位系数 (10)2.2.2 最小变位系数的求法 (11)2.2.3 齿轮干涉对变位系数的限制 (11)2.2.4 变位齿轮的啮合传动及几何尺寸 (11)2.3 按两齿轮相对滑动系数相等时的变位系数选择 (13)第三章使用MATLAB编写简单程序 (15)3.1Matlab编程绘制标准直齿圆柱齿轮渐开线曲面 (15)3.1.1 制作MATLAB界面 (15)3.2Matlab编程计算直齿轮的几何尺寸 (18)3.2.1 设计MATLAB界面的过程 (18)3.3 按等滑动系数原则选择变位系数 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录一 (24)附录二 (27)附录三 (37)第一章前言本次设计的目的是使用Matlab编一个程序，实现齿轮参数及几何尺寸的计算。
基于MATLAB的三牙轮钻头仿真模型研究
仿 真几何结构模型 ； 并在 ＭＡ Ｌ Ｂ编程语言环境下 实现其数 据的可 视化 ， ＴＡ 获得 了他们 的三维 实体 图形 ， 括其形 包
状、 大小和位置。结果 表明 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ编程简单易写 ， 结果正确可靠 。该研究为在 ＭＡ Ｌ Ｂ环境下进 行牙齿 的运动 ＴＡ
仿 真和钻 头与岩石互作用仿 真研究奠定 了基础 。 关键 词 ：三牙轮钻 头 ； Ｔ Ａ 几何学 ； ＭＡ Ｌ Ｂ； 仿真
况雨春 ， 杨 高， 伍开松 ， 杨迎新 ， 杨云 山， 怡然 黄
（ 南石油 大 学） 西
况雨春等．基 于 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的三牙轮钻头仿真模型研究． 钻采工艺 ， ０ ２ （ ） ８ ８ ２ ６，９ ６ ：３～ ６ ０
摘 要 ：在钻头几何学研究的基础上 ， 通过坐标变换 依次建立 起 了三牙轮钻 头的牙齿 、 牙轮和钻头 的计算机
而且 易读 易写 ； 另一 方 面 它 还具 有 其 它 软件 无 法 比
按 右手 法则建 立 以下各 坐标 系 ： 以钻头 轴线 为 ｚ轴 ， 一 水 平 面 为 Ｘ 某 ＯＹ面 ， 建 立一 固定直 角坐 标系 ， 即为 钻头 全局坐 标系 Ｏ Ｙ Ｘ Ｚ；
以牙 轮轴 线 为 ｚ ， 轮底 平 面为 ｘｙ面 ， 立 轴 牙 ｏ 建
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第２ ９卷
Ｖ０． ９ ｊ２
第 ６期
Ｎ ． ｏ ６
钻
采
工
艺
・８３・
Ｄ ＩＬＮＧ＆Ｐ Ｏ ＵＣ ＩＮ Ｔ Ｃ Ｎ Ｏ Ｙ ＲＬＩ Ｒ Ｄ ＴＯ Ｅ Ｈ ＯＬ Ｇ
基矛 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的三 牙轮钻 头 仿 真模 型研 究
型…（ 图 １ 。 见 ）
ｚ ：