基于CATIA和ADAMS的直齿圆锥齿轮建模与动力学仿真

针对直齿圆锥齿轮实体造型的独特性,运用CATIA三维建模软件,结合直齿圆锥齿轮齿廓球面渐开线方程,建立了直齿锥齿轮基于特征的参数化模型。通过CATIA与ADAMS之间的无缝接口程序SimDesigner,实现了在ADAMS环境中锥齿轮啮合动力学仿真,并对动态啮合过程中输入、输出轴转速及啮合力变化规律进行了研究。通过分析仿真结果,得到了与理论计算相吻合的数据,验证了锥齿轮参数化模型建立的合理性和正确性。     

微小摩擦测试系统设计

针对介观尺度下的微小摩擦测试系统进行了设计,给出了一种基于平行梁结构的微小摩擦力测试方法及其测试装置,介绍了该测试装置的设计方法、测力传感器的结构设计、微小摩擦力测试原理及测力传感器标定方法。通过光反射法对测力传感器进行标定及微小摩擦力测量,通过对测量数据分析,得到微小摩擦力实验规律。实验结果表明:该装置分辨率可达到为10 μN,可满足短行程高分辨率的微小摩擦力测试的需要,同时对测量过程中出现的载荷不稳定情况进行了分析。     

CuZn30微铣削表面完整性影响规律试验研究

采用直径φ1的硬质合金铣刀对CuZn30合金进行单因素槽铣试验,研究加工表面完整性、顶毛刺和切屑随铣削参数的变化规律。通过试验得到以下结论:切削参数对加工表面完整性影响比较显著,其中表面粗糙度随主轴转速的增大而减小,随每齿进给量增大而增大,切削深度对粗糙度影响不太显著。残余应力随着每齿进给量的增大有明显增大趋势,而主轴转速与切削深度对残余应力的影响不太显著。显微硬度随铣削参数变化没有显著的变化。顶毛刺主要受每齿进给量的影响,毛刺尺寸随着每齿进给量的增加先急速减小后趋于平稳,切屑形态主要受切削深度的影响,随着切削深度的增加,切屑由短小的碎屑逐渐变为平滑的连续卷曲切屑。     

微摩擦测试中双平行簧片结构弹性元件的设计

设计了一种应用于微摩擦测试中的双平行簧片结构弹性元件,此弹性元件可同时测量正压力及摩擦力;从理论上分析了弹性元件的力学性能,通过有限元数值仿真方法研究了弹性元件的受力变形;最后对弹性元件进行了标定试验并进行试验数据分析。结果表明:双平行簧片结构弹性元件具有良好的线性特性、回复特性及灵敏特性,为高精度微摩擦力测试提供一种有效的试验工具。     

基于独立分量分析的高速微铣削力混合信号噪声分离方法

为得到高速微铣削力的真实信号,并且准确识别各激励源,对微铣削力混合信号分离和识别技术进行研究。首先对铣削力混合信号矩阵进行预处理,利用对预处理结果的独立成分分析(ICA)分离得到独立源信号矩阵,再通过快速傅里叶变换(FFT)得到独立源信号的频谱,最后分析并结合实验工况识别出微铣削力信号、机械噪声信号和环境噪声信号。实验结果表明:该方法具有同时分离非高斯性的机械噪声信号和高斯性的环境噪声信号的优点,可以弥补传统方法只能抑制高斯噪声信号的不足。     

微切削加工的切屑变形及切削力

本文从分析微切削加工表面的形成机理入手,在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,分析了切削表面的形成过程和微切削加工中切削变形系数,在理论上阐明了微切削加工中的切屑变形及切削力情况。在进一步实验的基础上,探明了微切削加工中,切削速度、进给量、切削深度、刀具材料及工件材料等影响切屑变形及切削力的因素。得出了微切削加工中的切屑变形系数要大于常规切削加工的切屑变形系数,减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面的结论。     

微切削加工中切削力的理论与实验

微切削过程中的切削力严重影响刀具寿命及零件的加工精度,因此,深入研究微切削过程中的切削力变化规律及影响因素是确定合理的加工参数、加工工艺及提高加工系统性能的基础.本文在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,采用轴对称原理建立了微切削力理论公式及微切削模型,实验研究了切削用量、刀具材料及工件材料对切削力的影响,验证了理论分析的正确性.研究结果表明:在切深ap为0.002～0.032 mm,进给量f为0.01～0.20 mm/r,切削速度v为20～120 m/min情况下,切削力Fz的变化范围为100～1030 N,Fy的变化范围为40～700 N;减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面;控制切削速度对切削力的影响可以通过控制切削层厚度与刀具钝圆半径的比值来实现,控制切削力比值Fz/Fy则可以通过控制走刀量、切深与刀具钝圆半径的比值来实现.     

Ti-6A1-4V微铣削表面完整性研究

为研究高强金属材料Ti-6A1-4V微铣削加工的表面完整性,利用直径为1mm的四刃微铣刀,分别对Ti-6A1-4V表面进行微沟槽铣削三因素四水平的正交试验和微小平面铣削的单因素试验。通过极差分析得出主轴转速、进给速度、切削深度对表面粗糙度值与残余应力值影响的变化规律及主次顺序,获得了理想的铣削参数组合。结果表明,在高转速、中低进给速度和切削深度的加工条件下表面粗糙度值和残余应力值可以达到比较理想状态。通过单因素试验得出了各个因素对于表面粗糙度值、压痕硬度值以及残余应力值的影响规律。试验结果对于提高高强金属材料Ti-6A1-4V的微铣削表面完整性具有一定的参考意义。     

微小车削单元的设计仿真及结构优化

主要研究目标设计与开发微小车削单元,实现微小零件的车削加工,为进一步构建桌面式微型工厂奠定基础。通过全面分析机床微小化带来的关键问题,结合微小车床的特点,提出合理的设计方案。同时采用ANSYS软件对微小车床的整体结构进行动态分析,在此基础上对微小车床的关键部件即中心架和床身分别进行了结构优化,然后对优化后的微小车床进行了动态分析。最后将优化前后的微小车床的动态性能进行对比,通过对比结果,验证了优化后的微小车床具有更好的动态特性。     

ITO/PET柔性薄膜拉伸过程裂纹产生与扩展实验分析

ITO/PET柔性薄膜广泛应用于柔性电子产品中,研究该种透明薄膜材料的力学行为,对于柔性电子产品在大变形条件下的应用至关重要。对两种厚度ITO涂层的薄膜进行了拉伸实验,通过超景深显微镜和扫描电子显微镜对ITO涂层在拉伸载荷作用下裂纹的产生和扩展进行观察,并对裂纹密度的演化以及涂层电阻变化进行了研究。结果表明,随拉伸应变的增长,涂层厚度较薄的材料先出现裂纹,且具有较高的密度。通过断裂力学理论,计算了ITO/PET涂层/基体能量释放率,解释了ITO涂层饱和裂纹密度与涂层厚度的关系。