成形磨齿齿向修形扭曲误差分析及补偿

在斜齿圆柱齿轮的齿向修形磨削加工过程中,采用传统的附加径向运动的修形方式存在着修形扭曲误差。为改善齿向修形扭曲误差,根据空间啮合理论,建立成形磨齿齿向修形的数学模型,求解出砂轮与工件之间的瞬时接触线。通过分析砂轮半径与砂轮安装角对齿向修形接触线的影响规律,提出了3种齿面修形扭曲误差的补偿方法。最后,以一种斜齿鼓形修形齿轮为例,分别通过数值模型和磨齿实验验证了文中所提方法的有效性。     

螺旋运动系数对弧齿锥齿轮齿形的影响规律

为探究螺旋运动系数对弧齿锥齿轮齿形的影响规律，充分发挥数控机床的万能运动特性，使齿轮设计人员及机床调整人员更好地运用高阶运动实现齿面的修形以及齿面接触区的调整，基于弧齿锥齿轮加工原理，通过引入一至六阶螺旋运动系数，建立了齿面数学模型。基于齿面数学模型，采用矢量运算与二元迭代的方法，计算了实际齿面相对于理论齿面在其各离散点法线方向上的齿面误差。分析了各阶螺旋运动系数的改变对弧齿锥齿轮齿面形状的影响规律，以图像的方式表示了实际齿面相对于理论齿面的偏离方向以及误差值的大小。采用最小二乘法，计算了弧齿锥齿轮轮齿齿面在各阶螺旋运动系数改变下的敏感系数，分析了各阶螺旋运动系数对齿面形状的影响类型和程度。通过实际的磨齿加工和测量验证，结果表明各阶螺旋运动系数对齿面形状的实际影响与理论分析结果一致。     

弧齿锥齿轮齿顶倒棱锥形砂轮加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮齿顶倒棱高效加工,提出一种基于锥形砂轮的倒棱方法。建立弧齿锥齿轮和锥形砂轮的实体模型,以砂轮沿垂直于面锥方向切入最大深度为原则,采用实体接触分析方法,确定砂轮与齿轮的空间运动关系。基于空间运动关系完成倒棱仿真加工,仿真结果表明:该方法可同时加工两侧齿顶,加工效率较高且在通用五轴加工中心上即可实现。为了评价倒棱效果,提出一种倒棱效果的定量测量方法,在倒棱仿真模型上选定的多个测量位置,测量倒棱效果并与理论模型进行比较,依据比较结果可确定砂轮锥角的优化值。     

螺旋锥齿轮齿面加工偏差的敏感性分析

螺旋锥齿轮齿面复杂，为了研究机床几何误差对齿面偏差的敏感性，在建立螺旋锥齿轮齿面加工偏差模型的基础上，分别采用局部敏感性分析方法和Sobol全局敏感性分析方法，研究输入参数范围变化对输出结果的影响，确定了影响齿面偏差的关键几何误差。从输入参数和输出结果两个方面比较了两种分析方法的特点。明确了敏感性分析方法的选取原则：对于输入参数的分布范围不明确或者分布情况相似的线性或非线性不强的模型，可以考虑采用局部敏感性分析；对于输入参数的分布范围复杂、准确性要求高的非线性模型，适于采用全局敏感性分析方法。     

基于小波包算法的斜齿轮滚齿加工误差补偿

斜齿轮滚齿加工依靠2组电子齿轮箱对多轴同步控制,同步误差来源于滚刀B轴的旋转运动和工件C轴的联动误差以及滚刀沿Z轴的轴向运动和工件C轴的联动误差的线性叠加。复杂的运动关系和不平稳的加工状况,使得传统的斜齿轮加工误差补偿困难。采集C轴同步误差信号,利用小波包算法对其进行分解,研究不同频段尺度内子频带信号的幅值分布规律,进行误差特征辨识,重构斜齿轮加工同步误差。根据误差叠加原理,将重构后的同步误差解耦到参与联动的各伺服轴,修改NC代码,将误差量反向补偿到伺服轴。最后通过秦川YK3126数控滚齿机斜齿轮加工误差补偿实例,验证了补偿方法的有效性,提高了斜齿轮的加工精度。     

新型砂轮修整器结构及其装配误差影响分析

本文介绍了一种已获专利授权的新型数控磨床砂轮修整器，它具有2移动轴 1转动轴的三轴联动功能，因此能精确修整各种曲面的砂轮；而且它的修整工具能绕修整工具刃口的圆弧圆心转动，可不考虑绕转动轴的转动对两移动轴的影响，故数控编程容易实现。但若修整器装配时存在径向或轴向装配误差，则对修整后砂轮截面形状精度的影响较大，其中轴向的装配误差影响最大，它会产生与它自己相同数量级的砂轮截面形状误差，因此砂轮修整器装配时必须采取必要措施使装配误差小于10μm才能达到成型砂轮修整精度要求。     

车铣复合数控机床空间误差建模和补偿

空间误差是影响车铣复合数控机床零件加工精度的最重要因素，现有方法对机床各轴的定位精度提升效果不好，为此设计车铣复合数控机床空间误差建模和补偿方法。忽略机床两个旋转轴的位置无关误差，通过齐次坐标变换理论构建其几何误差辨识模型，对几何误差辨识模型进行简化，实现两轴的几何误差辨识。在工件坐标系下，根据旋转轴几何误差辨识结果，采用多体理论构建机床空间误差模型。基于此误差模型，利用理想状态的逆运动学设计同步空间误差补偿策略，通过迭代方式对各轴补偿值进行计算，实现空间误差补偿。测试结果表明：设计方法补偿后，实验机床X轴、Y轴、Z轴的定位精度提升了0.6μm,B轴、C轴的定位精度提升了4″、3″,各轴的重复定位精度有很大提升，机床的反行程实验圆度也有所提升。     

结晶器坐标测量机不确定度分析及精度保证

文章对影响结晶器专用坐标测量机测量精度的各项误差进行了详细分析，用齐次坐标理论建立了误差修正模型，对影响测量精度比较大的21项几何误差进行修正，并给出各项几何误差的传递系数。通过对误差修正后的测量机各轴不确定度进行评定，找出影响测量精度的瓶颈因素，分析了存在的问题并给出改进措施，最后通过实验验证了该方法的正确性和实用性，为保证测量机的精度提供了理论指导。     

全自动双轴精密划片机的研制

为提高划片机的划片质量和划片效率，研制全自动双轴精密划片机。整机采用了龙门式结构，工具轴Y1与Y2采用并列平行的结构设计，使用全闭环控制；旋转工作台采用DD马达直接驱动；上下料系统可实现多盘的全自动上下料。检测结果表明:Y1/Y2轴的全程定位精度达到 1.5 μm，Z1/Z2轴的重复定位精度达到 1.0 μm，工作台平面度达到 4.3 μm。划切试验结果表明:划切沟槽的实际深度与设计深度的最大误差为5.2 μm，划切痕迹的实际位置与设计位置的最大误差为4.8 μm，划切表面平整光滑，崩边小，无毛刺。与国内传统的单轴划片机相比，所研制的双轴划片机划片效率提高了80%，划片质量得到了明显提高。      

考虑磨损的3z-Ⅱ型行星轮系传动误差特性研究

传动误差作为行星齿轮传动重要的性能参数之一，反映了工作时的精度问题，而长时间工作造成的齿面磨损会影响传动精度。针对该问题，以3z-Ⅱ型行星传动为研究对象，考虑齿轮固有误差以及各零件的安装误差建立整个传动系统的传动误差模型，并利用概率分析及蒙特卡罗方法进行模拟计算，得到接近实际的理论传动误差模型。基于Archard磨损模型，结合赫兹接触模型，建立齿轮的磨损模型。得到各个齿轮的齿面磨损深度，将各个齿轮的磨损深度等效为齿廓误差，建立基于齿面磨损的传动误差模型。对两个模型的仿真结果对比分析，考虑磨损时，整个传动系统的传动误差有所增加，传动误差集中在-0.42′～3.75′,平均值为1.71′;相比无磨损时，正向传动误差增大，负值降低。     

基于ROMAX的斜齿轮齿面修形优化设计

针对建筑用施工升降机减速器输出轴齿轮出现齿面偏载而导致振动噪声过大的现象,以某建筑用施工升降机为研究对象,考虑综合因素对输出轴斜齿轮副偏载现象的影响,通过理论计算确定修形量范围,然后基于ROAMX用全因子法以齿向修形量、螺旋线修形量及齿顶修缘量为设计变量,以齿面接触载荷分布系数和齿根弯曲载荷分布系数为优化目标进行参数优化设计,经计算得到最佳修形量组合结果。对修形后的齿轮进行动力学仿真分析,结果表明：经过修形的齿轮齿面接触载荷和齿根弯曲载荷分布更均匀,齿面最大单位长度载荷降低了58.2%。对修形后的齿轮动力学性能进行评估,结果表明：修形后的齿轮传动误差激励减小了75.5%,箱体表面的加速度响应最大降低了47.8%。     

数控进给轴阿贝余弦误差辨识与补偿方法

为了减小数控进给轴运动过程中产生的阿贝误差和余弦误差等几何误差对位置测量精度的影响，提出了一种基于多路激光组合测量的误差辨识与补偿方法。利用三路激光干涉仪的空间坐标关系和实际测量值，映射出数控进给轴理想运动轴线上的虚拟测量值，以补偿阿贝误差，并建立了进给轴倾斜角度解算模型，进而补偿余弦误差，提高进给轴定位精度。为保证位置测量结果的可靠性，设计了环境参数补偿实验，在减小环境因素影响的前提下，验证了误差辨识与补偿方法的有效性。实验结果表明，该方法有效补偿了运动过程中的阿贝误差以及余弦误差，提高了数控进给轴的定位精度。     

平台运动精度对ART算法图像重建质量影响的模拟

采用计算机模拟物理过程并进行仿真试验，分析平台不同类型运动精度对CT成像图像质量的影响。结果表明，平台轴向运动精度和水平轴运动精度对图像的影响可采取在程序中进行系数修正的方式予以减小甚至消除。转动精度和重复率对成像造成的误差随着精度的大小而不同，难以预测。水平面倾角对成像影响随角度的变化而不同，与试件放置位置和密度分布有关，难以预测。     

直廓环面蜗杆齿面直线性磨削方法的研究

直廓环面蜗杆的基本特征是其齿形在轴截面内为一条直线，因此在保证加工时不破坏这一基本特征，是衡量磨削加工方法是否可行的重要准则。本文结合工厂实际加工工艺，提出了用小圆柱面砂轮磨削直廓环面蜗杆的新方法，建立了数学模型。用计算机计算具体实例，精确的计算出其轴截面齿形；从理论上证明了这种磨削方法能保证蜗杆齿面轴截面齿形的直线性。     

TI 蜗杆与渐开线斜齿轮传动的接触分析

本文对ＴＩ蜗杆与渐开线斜齿圆柱齿轮正交传动的齿面接触进行了理论分析，剖析了内、外啮合两种传动情况，验证了外啮合传动的可行性，表明在齿轮齿面上实际接触线偏向一侧并集中于中截面附近，使得这种传动对误差的敏感性减小，易于制造、安装，对重型机械设备是一种很有前途的传动形式。     

考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析

针对传统算法未考虑摆线轮实际运动形式导致结果与实际不符的问题，以RV减速器中摆线针轮副为研究对象，提出一种考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析方法。基于公转与自转坐标系，确定最先接触齿对相对位置，建立周向间隙几何分析模型；根据转化机构法与坐标变换原理，将周向间隙作为啮合间隙，计算待啮合点位置；应用变形协调条件、赫兹接触理论、扭矩平衡方程，建立周向间隙下的摆线针轮承载接触分析模型；分析不同输入转角下的啮合齿数、啮合力、接触应力和传动误差。结果表明，啮合齿数、传动误差呈现周期性变化，啮合力和接触应力在摆线轮齿廓曲线凹凸过渡点处产生突变，全周期下的最大啮合力和最大接触应力大于初始位置，因此该方法为摆线针轮副的承载传动特性分析提供理论基础。     

轴对称非球面加工进给速度控制技术研究

本文根据轴对称非球面的加工误差特性，通过分析轴对称非球面磨削加工中砂轮磨削线速度、进给速度对加工精度影响的条件，提出控制砂轮进给速度使轴对称非球面工件各点磨削量均匀的方法。该技术避免了传统加工方法中原理上固有的磨削量差异缺陷，提高了系统的加工精度。研究结果表明：进给速度控制方法针对轴对称非球面加工中常用的平面砂轮、圆弧砂轮、球面砂轮，均得到了良好的控制效果；采用新方法的数学模型更接近于理论计算轨迹，可以进一步提高工件的加工精度；新方法进给速度由外沿加工至中心部分，进给速度逐渐加快；并且变化率也逐渐增大。     

金属结合剂金刚石砂轮中铝基结合剂性能优化研究

以AlSi₂₀为主元，选择强化铝的常用合金元素Cu、Zn、Mg、Mn等4因素（分别用A、B、C、D表示），每个因素各取3个水平，制定了L₉（34）正交试验方案。采用热压烧结制备铝基结合剂胎体。通过阿基米德排水法、硬度测试、三点弯曲强度测试、扫描电镜观察断口形貌等方法，研究合金元素对铝基结合剂性能的影响。实验结果表明:添加的合金元素降低AlSi₂₀的烧结温度，促进烧结致密化；合金元素对硬度的影响大小顺序为Mn>Zn>Cu>Mg，对抗弯强度的影响大小顺序为Cu>Mn>Zn>Mg；组合A₁B₂C₂D₂、A₁B₃C₃D₃有高的硬度和抗弯强度，胎体对金刚石包镶紧密；结合剂断裂方式为脆性断裂，可以提高金刚石砂轮的自锐性。      

螺栓组拧紧顺序对结构体接触刚度的影响研究

针对螺栓连接结构体接触刚度受拧紧顺序影响机理研究存在的不足，首先建立了单螺栓拧紧扭矩T与结合面刚度K的关联模型；然后在ANSYS中仿真分析了不同拧紧顺序下结合面模态频率特征，根据频率f与结合面刚度K之间的映射关系，进而得出最佳拧紧顺序；最后利用实验进行验证。结果表明，不同拧紧顺序结合面等效刚度K不同，结构的一阶固有频率也随之改变，同时拧紧最优、对角拧紧次之、顺序拧紧最差，说明拧紧顺序与固有频率之间存在着非线性关系。仿真分析与测试得到的一阶模态频率间的误差较小，证明了该建模方法能够有效分析拧紧顺序对结合面动力学性能的影响。     

台阶轴连续感应淬火组织硬度分布预测及其工艺优化

建立了S45C钢台阶轴连续感应淬火过程的分区模拟模型,加载相应的物性和工艺参数,采用感应加热结束时刻轴径向温度分布、Maynier模型、Carsi修正模型和钢CCT曲线拟合预测其淬硬层深度分布,通过联动分析各方法的模拟结果优化了连续感应淬火工艺参数。结果表明,感应淬硬层中关键点b的100%、50%和0%马氏体的模拟深度分别为1.31、1.49和2.97 mm,误差分别为-12.67%、-13.87%和-1.00%,关键点e分别为1.44、2.02、2.54 mm,误差分别为-4.00%、-3.38%和-18.06%,与试验结果较吻合。通过感应淬火工艺参数改变和物理模型调整等探讨了零件各点处的轴径淬硬层变化,给出拟优化的感应淬火工艺参数。初步探讨了换热系数h变化对感应淬硬层的影响。