弧齿锥齿轮双重螺旋法切齿原理及齿面接触分析研究

弧齿锥齿轮双重螺旋法具有高效、可实现干切削的特点,是Gleason制弧齿锥齿轮的先进加工方法。为揭示双重螺旋法的切齿原理,以大轮成形法加工的弧齿锥齿轮双重螺旋法为研究对象,以啮合原理和微分几何学为基础,根据刀盘、机床、工件之间的运动位置关系,利用矢量法、基于齿面3个参考点建立切齿数学模型,推导机床调整参数的计算过程;然后,以齿槽中点作为参考点,修正弧齿锥齿轮副的齿坯几何参数;另外,以小轮产形面方程代替其共轭齿面方程,提出新的齿面失配设计新方法,与传统方法相比简化计算过程。以一对7×43的准双曲面齿轮副为例进行设计计算和切齿加工,齿面接触分析与滚动检查结果验证所提出的双重螺旋法切齿原理的正确性,并根据该切齿原理开发弧齿锥齿轮双重螺旋法的设计软件,为该方法在国内的推广提供理论基础与技术支撑。     

齿面上不同直径圆形凹坑对面齿轮传动误差的影响分析

建立不同直径的圆形凹坑形貌面齿轮三维实体模型及凹坑形貌面齿轮传动系统仿真模型,通过ADMAS软件进行仿真,分析了在一定工况下,不同直径的圆形凹坑形貌面齿轮输出转速的变化规律,并得出不同直径的圆形凹坑形貌面齿轮的传动误差值。利用YD9550滚动检查机搭建传动误差检测平台,对不同直径圆形凹坑形貌面齿轮进行转动误差实验,实验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真的正确性。研究结果表明:具有齿面凹坑形貌的面齿轮传动会增大其传动误差,且凹坑直径在300μm时面齿轮的传动误差最小,传动最稳定,为面齿轮齿面微形貌的设计及微形貌面齿轮乏油润滑建模提供了一定的依据。     

基于流场的气动汇流板流场特性研究

根据可压缩流N-S方程,利用Spalart-Allmaras简称S-A）湍流模式和有限体积法,并采用四面体非结构网格,对单输入多输出的气动汇流板进行数值模拟。通过对汇流板出流口在不同压力条件下的流速分布特性分析表明,出流口的流速分布与入流口与其距离的大小有关,以及出流口流速受相邻出流口压力影响。文章研究为气动同步控制和汇流板的改进设计提供了理论依据。     

离子渗氮工艺参数对4Cr5MoSiV钢表层组织与性能的影响

目的 研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法 对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540 ℃,保温时间分别为5、10、15、20 h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果 离子渗氮渗层表面的物相主要为γ''-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480 ℃的条件下进行20 h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147 HV0.2,磨损率为2.13×10-5 mm3/(N?m),渗氮层深0.24 mm,化合物层深14.05 μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论 离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。     

截面轮廓曲线分段约束拟合

本文以线段和圆弧为逼近基元对封闭的截面曲线进行分段拟合,给出了曲线的拟合算法和逼近误差的分析表达式。在对截面曲线分界点进行迭代寻优后,得到了综合累积误差最小的分界点,并以此进行截面曲线的分段拟合;针对拟合所得的曲线,提出了具体的约束修正方法。通过实例分析表明,该算法简单有效,能较好地解决以线段和圆弧为基元的截面曲线拟合问题。     

基于温度场的螺旋锥齿轮啮合热特性分析

根据螺旋锥齿轮啮合方程,采用“自底向上”的实体建模方法和八节点六面体等参元,建立其三齿的有限元分析3D模型;采用热传导理论,求解了螺旋锥齿轮本体稳态温度场。由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了啮合过程热应力和热变形。实例分析结果表明,螺旋锥齿轮副多齿啮合时其中一个齿的啮合中心稳态温度较高,热应力最大处在齿根部位,靠近啮合中心的齿顶部位的热变形最大;由于结构、材料特性等多因素影响,最大热应力和热变形部位不与最高温度点重合。这些为螺旋锥齿轮的设计制造和使用提供了一定依据。     

六轴五联动螺旋锥齿轮磨床误差建模与分析

以六轴五联动螺旋锥齿轮磨床为对象,运用多体系统理论建立了磨床综合误差模型,得到了此模型的6个自由度误差表达式,并对其进行了实验验证。分析了砂轮主轴三种运动所产生的6个误差与砂轮6个自由度误差的变化规律,并由此讨论了对所加工齿轮的齿距、螺旋角、周节、齿形等误差的影响。     

直升机传动系统弹簧离合器扭矩传递性能有限元仿真

弹簧离合器是直升机传动系统的关键构件,查明其极限扭矩传递能力和失效形式可为其设计提供必要依据。针对离合器极限扭矩传递能力和失效的实验研究成本高、周期长等问题,采用多体接触有限元分析方法,建立了弹簧离合器有限元力学模型,对不同界面摩擦、加载方式和转速条件下的离合器极限扭矩、失效形式进行了仿真分析。结果表明:适当增大界面摩擦能降低弹簧最大应力、改善应力分布,提高离合器极限传递扭矩。较低的界面摩擦导致弹簧离合器打滑和塑性变形失效,界面摩擦达到激发需求后离合器在超过极限扭矩条件下将发生打滑失效。     

基于双目视觉测量系统的机器人误差检测方法

针对机器人存在的几何参数误差影响绝对定位精度的问题,提出一种基于双目视觉测量系统的机器人误差检测方法。采用修正的DH(MDH)模型建立了带几何误差的机器人运动学模型,根据工具中心点(TCP)实测点与误差补偿后的理论点应重合的原理,推导出误差辨识模型。为构建约束方程,利用平面和空间圆拟合,实现了测量坐标系到基坐标系的转换。通过仿真确定了可辨识的误差,初步验证了误差检测方法的有效性。搭建了误差检测实验装置,使用Handyprobe光笔测量仪进行了误差检测实验。误差补偿后,检验点组绝对定位误差均值减小81.02%,证明了基于双目视觉测量系统的机器人误差检测方法的有效性和可行性。     

4自由度机器人刚柔耦合仿真及结构改进

以优化码垛机器人的动力学性能为目标,根据柔性体建模基本理论,通过有限元分析软件ANSYS生成关键部件的柔性体,在动力学分析软件ADAMS平台上,建立了4自由度机器人刚柔耦合仿真模型。同时,以减轻质量、获得良好的动静态特性为目标,提出了臂部的改进方案,在加载实际工况载荷条件下,仿真获得了臂架原方案及改进方案的应力应变及水平、垂直、旋转驱动力(力矩)的变化特征。结果表明,臂架改进设计后,减重59.6%,动态冲击力减小30.6%,水平、垂直、旋转最大驱动力(力矩)分别减小42.2%,51.7%,26.5%,机器人力学性能得到了较好的改善。