基于自导向机理的深孔轴线偏斜分析

基于自导向机理,研究了BTA深孔刀具导向条的受力状态。借助Hertz接触理论,弹塑性接触变形理论,建立了导向副的接触变形模型。分析不同载荷形式下导向副的接触状态,建立了研究深孔轴线偏斜的数学模型,最后通过切削加工试验进行验证,结果表明:孔轴线理论偏斜情况与实际切削相一致,单位偏斜量的理论值与实际测量值基本吻合。     

深孔钻削时孔轴线偏斜产生的原因和解决措施

孔轴线偏斜问题是我车间主轴深孔钻削存在的一个技术问题,本文首先对深孔钻削进行了切削状态分析,并对钻削时产生孔轴线偏斜的原因进行了简单分析,找出了其影响因素,并提出了控制孔轴线偏斜应采取的措施。     

深孔钻削中的孔轴线偏斜机理与控制方法

深孔钻削中的孔轴线偏斜问题是目前仍存在的一个技术难题,为控制孔轴线的偏斜,提高孔轴线的直线度精度,降低废品率,研究了深孔钻削中孔轴线偏斜的机理,研究表明合理选择切削方式和刀具几何参数,努力提高钻杆刚度、导向套精度和被加工工件的质量,都能有效地控制钻头在钻孔加工中的走偏,提高深孔零件的几何精度和加工质量.     

BTA深孔切削直线度分析

随着孔深的增加,孔的直线度将有所下降.针对BTA(Boring and Trepanning Association)深孔钻削中的轴线偏斜问题,从加工方式、导向条布置、长孔钻削三个角度进行研究,分别介绍了三者产生影响的原因,最后通过对切削方式的合理优化,从而得出最佳的钻孔轴向直线度.     

振动钻削减小孔心偏斜误差的机理研究

振动钻削的断续、脉冲切削方式可减小入钻偏斜量,并抑制钻削过程中加工长度上的偏斜量累加,从而可有效减小深孔加工中的孔心偏斜误差。     

错齿BTA深孔钻导向条与孔壁接触状态仿真研究

分析BTA深孔钻削工作原理与受力特点,采用ANSYS软件建立了错齿BTA钻头导向条与孔壁之间的有限元接触分析模型,通过静力学仿真分析,获得了钻削过程错齿BTA深孔钻头导向条与孔壁实际接触状态,研究了接触应力和接触区域随导向条位置角的变化规律。结果表明仿真所获得的接触区域与实际钻削过程导向条的磨损图基本一致,导向条与孔壁的接触主要集中在导向条前端很小的区域,导向条位置角对接触应力与接触区域具有重要影响,通过对导向条位置角的优化可以很好地改善接触状态,为错齿BTA深孔钻头的优化设计提供了依据。     

错齿BTA深孔钻削切屑变形及刀屑接触长度分布规律研究

断排屑问题一直是错齿BTA内排屑深孔钻削的难点,通过建立切屑流经断屑台的几何变形模型分析了刀屑接触长度对错齿BTA钻削切屑的变形断裂的影响,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了错齿BTA钻头钻削仿真模型,对各刀齿切屑的形成及变形规律进行了分析,研究了刀屑接触长度随刀齿钻削半径分布规律及其随钻削条件的变化规律,并利用实验对仿真结果进行了验证分析。结果表明,仿真结果可信,刀齿钻削半径对切屑的变形及刀屑接触长度影响很大,刀屑接触长度随钻削进给量增大而增大,随转速增大而减小,随工件材料强度增大而增大。     

深孔加工孔轴线偏斜的分析与研究

针对深孔加工孔轴线偏斜问题,从加工方式、导向套装配偏差以及导向套与钻头的配合间隙三个方面进行了研究和分析,分别介绍了这些因素对深孔轴线直线度产生影响的机理。建立了钻杆钻头系统模型,使用ANSYS软件分析了导向套装配偏差对钻头预钻倾角的影响。研究表明通过选择合理的加工方式、提高导向套装配精度、加长钻杆夹持长度、减小导向套与钻头的配合间隙等方式,都能很好地控制加工过程中钻头的走偏,减小孔轴线偏斜,降低产品报废率。     

轻气炮身管深孔加工工艺研究

针对某轻气炮身管的零件结构和材料特性,分析难加工深孔零件的加工难点,确定合理的加工工艺。通过试验,优选刀具材料和切削参数。从工装设计方面,采用保护架和弹性厚壁套等措施解决难加工深孔零件的加工变形。根据孔轴线偏斜影响因素分析,提出通过附加外力控制孔轴线偏斜量的方法。结果表明:采用该工艺加工身管,内径尺寸精度和表面粗糙度均达到相应技术要求,孔轴线偏斜量为0.9mm/m,解决了难加工深孔零件的加工变形和孔轴线偏斜问题。     

枪钻加工船用柴油机深孔时孔轴线偏移的机理与工艺

船用柴油机机身具有体积大、壁薄、长径比大、孔深等特点,深孔加工工艺决定了船用柴油机的制造质量和效率。采用数值分析方法从导向块位置、刀杆自重和钻削深度三方面研究了深孔枪钻加工过程中孔轴线偏移的机理与控制工艺,结果表明:导向块位置对深孔轴线偏移量影响显著,最优夹角组合为70°和180°;刀杆自重对深孔轴线偏移影响很小,可忽略;深孔轴线偏移量随钻削深度增加会显著变大。改善深孔枪钻加工工艺参数可有效控制深孔轴线偏移量,提高船用柴油机机身加工质量。     

直线电机驱动进给轴热动态伪滞后建模与补偿方法研究

分析热动态伪滞后效应对直接进给轴驱动精度的影响,对进给轴具有的热伪动态特性进行建模和误差补偿研究。依据一维热传导和一维热膨胀理论,推导直线电机驱动进给轴热动态过程的温度分布模型和热变形误差动态模型,通过有限元分析方法和试验相结合,构建基于关键温度点的直接进给轴热伪滞后变形动态识别模型。应用激光干涉仪测量直接进给轴的热变形量,采用温度传感器和红外测温仪测量直接进给轴关键点的温度,构建进给轴动态热变形补偿系统,依据实时温度对应的热变形数据,发送热变形预测值给运动控制卡,进而向伺服控制器发送控制补偿指令,通过对直接进给轴的运动叠加控制,实现对直接进给轴的热变形补偿。在自构建的直接进给轴试验台上进行试验研究,结果表明：动态识别模型能有效的预测动态热行为,通过构建热变形补偿系统,可使直接进给轴进给精度提高75%。     

金属橡胶恢复力的迟滞模型研究

依据金属橡胶变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行了分析。提出了基于变长度曲梁的细观结构单元和接触作用模型,考虑摩擦接触点分布规律,建立了金属橡胶恢复力的迟滞模型,实现了金属橡胶在不同变形幅值下的加卸载恢复力的预测。通过不同相对密度的金属橡胶试件对所建模型进行了试验验证,发现理论计算结果和试验结果有较好的一致性。     

Contributions of adhesion and hysteresis to coefficient of friction between shoe and floor surfaces: effects of floor roughness and sliding speed

Abstract

Improving shoe–floor friction in order to reduce slip and fall accidents requires thorough understanding of the factors that contribute to friction. The friction between a sliding viscoelastic material (shoe) and a hard surface (floor) has two major components: adhesion and hysteresis. This study aimed to quantify the effects of floor roughness and sliding speed on adhesion and hysteresis to determine how each component contributes to the coefficient of friction. Experiments were conducted on a pin on disc tribometer using ceramic tiles with three levels of roughness, six sliding speeds, two common shoe materials and four liquid lubricants. Hysteresis was measured using a lubricant that minimised adhesion. Dry and lubricated adhesion was measured by subtracting hysteresis from the coefficient of friction. Analysis of variance regression models were used to determine the contributions of hysteresis, dry adhesion, sliding speed and fluid to lubricated coefficient of friction. Increased floor roughness led to increased hysteresis, while increased sliding speed reduced both adhesion and hysteresis. These findings are consistent with theory that states that larger asperities increase hysteretic deformation and that sliding speed affects deformation and real area of contact between a viscoelastic material and a hard surface. The model correctly predicted 83% of variation in coefficient of friction based on dry adhesion, hysteresis and fluid dependent constants. The sensitivity of hysteresis friction to shoe material and floor roughness indicates that optimising these parameters may be effective at reducing slip accidents on oily floor surfaces.     

高速小钻头温度与热应力场特性研究

基于传热学和金属切削理论,建立了某型高速钻头温度场模型.利用有限元法,模拟该钻头在典型工况的温度场分布及变化规律,研究了切削速度等参数对温度场的影响,得到了钻头在温度载荷下的应力和变形,计算结果表明,高速钻削最高温度出现在钻头尖部,沿轴向逐渐降低,对于小直径钻头心部与表面温差不显著;最高温度随着转速升高而升高,达到一定值后上升趋势逐渐变缓进而下降;刀具热变形较小,但热变形量可能会影响加工精度,应调整刀具材料或加强冷却;切削温度基本不影响其强度.     

滚柱直线导轨副接触区的接触变形分析

针对机床中重要的运动结合部——滚柱直线导轨的接触区的接触变形区域,进行了受力分析,并把一种新的变形理论模型应用于滚柱直线导轨接触区的变形计算,通过有限元分析,验证了计算公式的正确性,同时还得到了接触区滚动体的圆弧母线与直母线相切处的受力接触变形图和应力图,为相应滚子的设计提供了一定参照。     

滚动直线导轨副的滚道中心距误差与承载性能的关系

静刚度和摩擦力作为导轨副关键承载性能指标,直接影响导轨副的运动精度及工作状态。基于赫兹接触理论,建立了滚道中心距误差与导轨副摩擦力和静刚度的模型,并结合理论计算模型与控制变量试验研究了导轨、滑块滚道中心距误差及滚珠过盈量对承载性能的影响规律,对比分析了滚道中心距不同误差情况下的摩擦力和静刚度。研究结果表明,静刚度相对误差为2.46%～8.20%,摩擦力相对误差为0.42%～11.33%。理论仿真值和试验实测值的一致性较好。     

柱形杜瓦瓶端盖密封结构有限元分析

建立了针对柱形真空杜瓦容器端盖密封结构的轴对称模型。基于有限元软件ANSYS的结构非线性分析模块,分析了内、外密封圈与端盖的接触响应,得到了中心盖板的挠度、密封圈的变形与接触压力。求解了考虑密封圈的变形抗力时,螺栓需提供的压紧力附加值,其分析结果对类似结构杜瓦瓶的设计有一定的参考价值。     

基于绝对节点坐标法的钢索-滑轮系统动力学模型与响应迟滞特性

钢索-滑轮系统间的非线性接触特性严重影响了长距离软式传动系统变形及动态响应迟滞效应的准确计算。基于绝对节点坐标法建立了三维高阶钢索单元模型。在此基础上,建立了钢索-滑轮系统的动态接触模型,应用Hunt-Crossley接触模型计算法向接触力,采用LuGre微变模型计算较低相对运动速度下的切向接触力,准确描述了钢索与滑轮接触由动摩擦向静摩擦的转变过程。仿真结果与准静态实验结果的对比验证了模型的准确性,分析了钢索材料参数和末端载荷对钢索-滑轮系统动态响应以及钢索末端位移的影响。结果表明,钢索-滑轮系统的动态响应延迟时间由钢索材料特性及末端载荷决定;钢索末端位移主要受钢索刚度及末端载荷影响。相同条件下采用小比重钢索材料,适当增加末端载荷以增大钢索结构刚度,可减小系统传动中钢索的末端位移,有效提高钢索-滑轮传动系统的传动性能。     

基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究.建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型,基于ANSYS和Hertz接触理论,阐述了建模过程中的关键步骤,结合短应力线轧机的应用实例,计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布,直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况,计算结果和Hertz理论值相比较,具有较好的一致性.通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移）,获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律.     

A Contact Force Model Considering Meshing and Collision States for Dynamic Analysisin Helical Gear System

The current research on gear system dynamics mainly utilizes linear spring damping model to calculate the contact force between gears. However, this linear model cannot correctly describe the energy transfer process of collision that often occurs in gear system. Focus on the contact-impact events, this paper proposes an improved gear contact force model for dynamic analysis in helical gear transmission system. In this model, a new factor associated with hysteresis damping is developed for contact-impact state, whereas the traditional linear damping factor is utilized for normal meshing state. For determining the selection strategy of these two damping factors, the fundamental contact mechanics of contact-impact event a ected by supporting forces are analyzed. During this analysis, an e ect factor is proposed for evaluating the influence of supporting forces on collision. Meanwhile, a new restitution of coe cient is deduced for calculating hysteresis damping factor, which suitable for both separation and non-separation states at the end of collision. In addition, the time-varying meshing sti ness(TVMS) is obtained based on the potential energy approach and the slice theory. Finally, a dynamic analysis of a helical gear system is carried out to better understand the contact force model proposed in this paper. The analysis results show that the contribution of supporting forces to the dynamic response of contact-impact event within gear pair is important. The supporting forces and dissipative energy are the main reasons for gear system to enter a steady contact state from repeated contact-impact state. This research proposes an improved contact force model which distinguishes meshing and collision states in gear system.