预合金粉在金刚石工具烧结中的钎焊作用

通过增加钴、镍、铬、钛的比例可以提高胎体对金刚石的把持力,从而达到提高金刚石工具寿命的目的,但是过硬的胎体降低工具的切削效率.为解决寿命和效率的矛盾,采用预合金粉末替代单质金属粉加入胎体粉中热压烧结,使得胎体粉和金刚石颗粒之间形成钎焊连接.简述了金刚石工具中人造金刚石的存在状态,分析了金刚石从出刃、刻划、切削、磨损、暴露、破碎到脱落的使用寿命过程,指出工具使用中大量的金刚石并非磨损失效,而是以破碎、脱落形式流失.分析了金刚石脱落、流失的主要原因是金刚石把持力不够导致了金刚石早期脱落.研究结果表明:预合金粉末法可以实现胎体与金刚石的钎焊连接,预合金粉末的成分和热压烧结工艺决定了对金刚石的钎焊连接的效果.应用结果显示:预合金粉末中含有强碳化物形成元素,预合金粉与金刚石的亲和力强,在烧结过程中可以实现胎体与金刚石的钎接,使金刚石的出刃高度大大提高;预合金粉的熔化温度区间与烧结温度相匹配,避免了刀头的毛刺、飞边,减小裂纹发生倾向.     

计算流体力学及其在热处理中的应用研究

计算流体力学是借助现代计算机技术求解描述流体运动、传热和传质的偏微分方程组,并对上述物理现象进行过程模拟的学科,其优点是能以较少的经费和在较短的时间内获得大量有价值的研究成果。目前,国内外都在研究将计算流体力学应用于热处理过程的模拟及设备的开发,譬如液体淬火、气体淬火、气体渗碳等。提高模拟精确度,对温度场、应力/应变场等进行耦合模拟应是今后CFD研究的重要方向。     

钎焊温度对Cu-Sn-Ti-Ga钎料钎焊金刚石接头组织及性能的影响

探讨了Cu-Sn-Ti-Ga复合钎料在900—980 ℃钎焊温度下对金刚石/钢进行钎焊连接,研究了钎焊温度对钎焊金刚石微观形貌、界面特征、元素分布变化及力学性能的影响。结果表明,Cu-Sn-Ti-Ga复合钎料在金刚石表面润湿性良好,钎焊界面主要包含Cu_5.6Sn、TiC及富Ga相;随着钎焊温度的提高,金刚石的出露度逐渐降低,石墨化程度逐渐增大,导致钎焊接头的磨削性能呈现先增大后减小的趋势;当钎焊温度为920 ℃时,界面处已形成连续均匀的TiC反应层,反应层厚度为0.31 μm、硬度达到最大值为310 HV_0.1;金刚石试样的磨损形式表现为均匀磨损,钎料对金刚石的把持力较高。本研究为低成本钎料的发展和应用提供了理论基础。     

3自由度刚柔耦合并联踝关节康复机构设计及运动学分析

在研究踝关节康复运动机理的基础上,提出了一种3自由度刚柔耦合并联踝关节康复机构,以解决现有康复机构存在的柔顺性差、惯性冲击大等问题。求解了该并联康复机构的运动学正反解,验证了计算结果的正确性;进一步求解了机构的雅可比矩阵,分析了机构的绳索速度变化与动平台速度变化的关系,并对机构的位置变化及速度变化进行了仿真分析。结果表明,设计的机构运动平稳,可以满足踝关节康复训练的要求,也为后续控制系统的研发提供了理论基础。     

大尺寸风洞俯仰运动传动机构创新设计及应用

针对大尺寸风洞试验中模型支撑机构的关键运动机构设计难点,从工程实用的角度出发,提出了一种基于圆弧运动的新型直线驱动传动模式。该模式实现了有限范围转动的直线驱动功能,并克服了以往运用大尺寸高精度的蜗轮副制造成本高、安装调试难度大等问题。为验证该模式运行的有效性,从机构动力学、机构运动学、控制特性、刚度和强度等方面对其进行了全方位分析。目前,该俯仰运动传动机构的设计已应用于某大型风洞的模型机构上,最大俯仰角位移范围达到了45°,圆弧运动半径达到2 800 mm,整体机构造价较低,易于维护。     

HXD1B机车齿轮毂设计与优化

针对HXD1B型机车驱动单元中的齿轮毂强度不足,可靠性不佳的问题进行研究,从结构设计、热处理工艺等方面进行优化设计,并对优化后的齿轮毂进行有限元分析。得出的研究结果表明,优化后的齿轮毂具有良好的机械性能并很好的改善了应力集中现象。经过装车验证,满足机车驱动单元的使用要求。     

22MnB5钢焊接温度场及残余应力的数值模拟

利用Simufact Welding有限元软件研究了不同焊接工艺对22MnB5结构钢焊接温度场及残余应力的影响。结果表明,与其他焊接工艺相比,利用两个机器人同时从同方向进行焊接时得到的焊接变形和最终等效残余应力均为最小值,但焊接热影响区最大。     

考虑双联行星齿轮轴扭转变形的拓扑修形方法研究

针对双联行星齿轮轴在载荷作用下产生扭转变形造成行星轮系偏载、轮齿啮合冲击大等问题,提出了考虑双联行星齿轮轴扭转变形的拓扑修形方法。分析了双联行星齿轮轴扭转变形成因及其对轮系均载性能的影响,基于多体齿轮承载接触分析（PLTCA）、齿轮承载接触分析（LTCA）求解了变形下的承载传动误差与齿面载荷分配系数;利用优化智能算法求解了齿面最大修形量条件下的修形参数最优解;对所提方法进行仿真验证。结果表明,本方法能有效降低齿面单位长度载荷与传动误差幅值,一级、二级行星轮齿面单位长度载荷分别下降33.58%、21.35%,传动误差幅值下降77.74%;在减速器载荷试验台上进行实验验证,实验结果与仿真结果一致;各行星轮齿面的磨损情况均大幅改善,较好地解决了NGWN型行星轮系偏载问题,提高了设备传动精度与使用寿命。     

焊接结构机床件应力与精度控制技术研究

调研测试了国内外焊接机床结构件的残余应力,试制了某立式加工中心用焊接床身、立柱和滑鞍并跟踪测试其焊接后与组合时效处理后的应力与变形.结果 表明:焊接机床结构件普遍存在较大的残余应力、大多在100 MPa以上;所试制焊接床身、立柱、床身和滑鞍的焊接后初始残余应力最大分别达到154.9 MPa、274.4 MPa和300.6 MPa,接近或超过材料屈服强度,容易引起较大的变形.此外,立柱导轨、床身和滑鞍最大变形量也分别达到1.22 mm、2.24 mm、2.88 mm;经过"焊接后-热时效-半精加工-振动时效-精加工"的组合时效处理后,床身、滑鞍和立柱的应力与变形均显著降低,最大残余应力分别降低至18.1 MPa、39.8 MPa和41.9 MPa,均低于10％Rm,最大直线度分别为19.17 μm、23.57μm和36.69 μm;时隔约6个月之后,导轨面的变形量控制在1μm/1000 mm～3μm/1000 mm,具有良好的精度保持性,焊接结构件可以用于精度要求高的数控金切机床和齿轮箱等的加工场所.