基于类Bézier曲线的过渡曲线的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinyeqin
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过渡曲线是指连接两曲线的中间曲线,虽看似简单,实则用途巨大,比如它在公路和铁路轨道路径设计、齿轮轮廓线的设计等工业领域都有广泛的应用。一些传统螺线,如回旋线、Bloss螺线等,是过渡曲线最原始的工具,但由于它们的参数表达式大都含有Fresnel积分,在实际应用中,只能通过数值求解,比较不便。为了解决此问题,早期有学者用Bézier过渡曲线和PH过渡曲线去代替它们,近年来,随着类Bézier曲线造型理论的发展,用类Bézier曲线代替传统螺线作为实际应用中的过渡曲线的研究成为热点问题。  本文基于三次T-Bézier曲线和三次H-Bézier曲线,在两圆弧间构造了曲线形状为S形和C形的三次T-Bézier过渡曲线和三次H-Bézier过渡曲线。对于两圆弧间三次T-Bézier过渡曲线,首先是构造了一条起始点曲率为零的三次T-Bézier螺线,然后用一对该螺线在两圆弧间作过渡。由于该螺线的始末点处曲率关于弧长的导数都为零,可以很好的取代Bloss螺线作为高速道路线形设计中的过渡曲线。对于两圆弧间三次H-Bézier过渡曲线,是用一段三次H-Bézier曲线在两圆弧间作过渡,这相比用一对螺线作过渡,方式更加简单。另外,出于曲线光滑性要求的考虑,分别给出了两圆弧间S形过渡曲线曲率单调递减和C形过渡曲线含有一个曲率极值点的充分条件,并给予详细推导过程。结论中发现,两圆弧间该段S形H-Bézier过渡曲线满足曲率单调递减的两圆半径比的限制范围和之前其他文献中的过渡曲线相比,可以取得更大,应用价值更高。
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