FDM型增材制造中送丝机构动态监测与识别

为了研究在增材制造过程中,流量比（打印机打印速度与丝材挤出速度之间的比值）的异常状态对喷头阻塞或打印产品分层现象的影响情况,采用加速度振动传感器监测送丝机构中电机的工作状态. 采集打印过程中送丝机构电机不同运动状态的振动信号,利用傅里叶变换方法将时域信号转换成频域信号. 基于频域数据提取表征每组信号间差异的特征值,通过KNN分类算法并引入K折交叉验证,研究特征量以明确故障模式与信号的关系,识别送丝机构的不同运动状态. 实验结果表明,以信号频域数据差异为特征量提出的监测方法对异常流量比的识别准确率达到92.73%.     

分立式阴极工作齿与阴极体错位角的实现

针对传统的固定工作齿式阴极在加工混合膛线时的不足,提出将工作齿与阴极体做成独立的既联系又存在相对运动的分立式阴极结构的方案.工作齿由10个轮形工作齿盘组成,每个工作轮齿与具有不同模数和齿数的齿轮啮合.当阴极按弹道方程运动时,轮齿形工作齿盘受嵌入阴极体中微电机驱动的减速装置的带动,作相对于阴极体的转动,每个工作轮齿相对于阴极体形成不同的角度.微电机的控制由VB程序实现.用ProE做了运动仿真验证,结果表明,该结构可实现由程序控制工作齿盘运动,使工作齿始终保持与加工位置的缠角一致,可以有效的避免阳线"过切".     

用于三维打印的蒙脱土改性尼龙丝材的性能

利用烷基铵盐对蒙脱土(MMT)有机化处理,以共聚尼龙6/66为基材,用熔融共混法制备蒙脱土改性共聚尼龙6/66的复合材料。运用X射线衍射测量蒙脱土的层间距,并对复合材料的力学性能、维卡软化点、熔体流动速率进行表征,观察复合材料冲击断面的扫描电子显微镜图,对所得结果进行分析讨论。将复合材料用3D耗材拉线机挤出成(1.75±0.25)mm的丝材,用熔融沉积制造打印机测试丝材的打印温度、流动性及打印层间黏合情况来判断丝材是否适用于打印。结果表明当OMMT质量分数为2%时,打印性能及综合热力学性能最佳。     

冷滚打花键表面轮廓精度的研究

为降低冷滚打花键表面轮廓最大高度Ry,提高冷滚打花键表面质量,基于花键冷滚打成形原理,阐述了冷滚打花键表面微观形貌形成机理,建立了表面轮廓最大高度的计算模型。通过分析冷滚打花键齿底到齿顶表面轮廓高度的变化规律,得到了进给量及花键规格相关参数(模数、齿数)与表面轮廓最大高度的关系。研究表明,在同一波谷到波峰的区间内,从齿底到齿顶,表面轮廓最大高度随进给量的增加而增大,且增加的速率逐渐增大,随齿数的增加而减小,且减小的速率逐渐减小,随模数的增加而增加,且增加的速率由大变小;进给量对表面轮廓最大高度影响程度较大,模数、齿数对表面轮廓最大高度的影响程度较小。通过花键冷滚打实验,验证了进给量对表面轮廓最大高度的影响规律,实验结果同时也说明表面轮廓最大高度计算模型的正确性。     

先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置的设计与优化

针对陶瓷材料硬脆性带来的难以切削加工技术瓶颈,开发了一种可用于3D打印先驱体陶瓷材料的工艺——热固沉积成型工艺(thermo-setting modeling,TSM),基于此工艺,设计并优化了先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置.首先,确定了先驱体陶瓷材料配比并进行材料性质测试,提出热固沉积成型工艺.其次,设计了先驱体陶瓷材料螺杆挤出装置并进行初步打印实验.再次,通过ANSYS Fluent仿真分析螺杆挤出装置在打印过程中内部流场的变化情况并为优化设计提供依据.最后,对螺杆挤出装置进行优化设计,为了得到更高的打印精度,将原有的0. 6 mm喷头直径缩小至0. 5 mm;仿真分析发现,将螺杆转速由40 r/min提高至60 r/min,螺杆外径与机筒内壁的间隙由0. 50 mm缩小至为0. 25 mm,可使打印效率提高49. 1%,并通过打印实验进行验证.结果表明,该螺杆挤出装置能够满足3D打印精度和效率要求并能打印出形状复杂的先驱体陶瓷零件,为陶瓷材料零件的成型加工提供了一种途径和方法.     

基于动力学特性优化的海上风电齿轮箱配齿研究

传统的风电机组齿轮箱配齿仅取决于行星级的同心、安装、邻接条件，而忽略了其对齿轮箱重量及动力学特性的影响。以某增速比为97的5 MW海上风电机组两级行星一级平行齿轮箱为研究对象，得到其减重优化后的各级增速比解耦区间；建立基于零阶优化算法的齿轮箱配齿方案及相应的齿轮箱Simpack虚拟样机；在额定转速工况下对齿轮箱均载特性、振动特性进行定量统计分析。仿真结果表明：当第一级太阳轮、行星轮、内齿圈齿数分别为29、28、85,第二级太阳轮、行星轮、内齿圈齿数分别为26、46、118,第三级大、小齿轮齿数分别为111、25时，齿轮箱行星级均载特性良好，高速输出轴传动平稳，为大型海上风电机组齿轮箱配齿设计提供理论支撑。     

高齿形圆弧齿同步带轮的计算机辅助设计

本文对离齿形圆弧齿同步带在不同传动条件下进行了带轮与滚刀的计算机辅助设计。在研究滚刀加工不同齿数带轮所形成的误差分布规律及误差对带与轮啮合传动影响的基础上，确定了滚刀可加工的齿数范围与对数。为加速高齿形圆弧齿同步带的推广和应用提供了理论依据。     

用于灌装机械中的星形拨轮的设计

星形拨轮在灌装机械中起到分时、定向供送包装容器的作用 .不同生产能力的灌装机械和不同形状的包装容器需要不同齿数和齿槽形状的星形拨轮 .本文给出了星形拨轮的设计要点     

基于机械臂3D打印的两种常用材料性能研究

ABS和PLA是3D打印常用的两种塑料耗材,均应用广泛,但易混淆.以3D打印风能发电装置模型为例,在机械臂3D打印系统的基础上,利用三维建模软件UG NX和对应的Studio控制软件,分别采用ABS和PLA耗材对模型进行3D打印,并对产品的打印温度、打印特性(功能)、打印产品的结构和强度进行分析比较.结果表明:3D打印...     

双色巧克力3D打印机的设计

针对目前巧克力3D打印机打印颜色单一、连续挤出料难、打印精度低等问题,本文对现有的巧克力3D打印机机械结构进行了分析和改进,设计出了一种能够持续供料、双色打印的高精度巧克力3D打印机。挤料箱部分采用螺旋推杆的进给方式来挤出原料,实现连续不断输送原料。在挤料箱、软管和喷头上都装有加热装置,并运用PID算法控制温度的恒定。喷头设计成具有独立控制开关的两个出料孔的一体式单喷嘴。为了提高打印精度,挤料机构固定在机架上,而喷头固定在运动机构上,减少了运动惯量。     

用于灌装机械中星形拨轮的设计

星形拨轮在灌装机械中起到分时、定向供送包装容器的作用，不同生产能力的灌装机械和不同形状的包装容器需要不同齿数和齿槽形状的星形拨轮，本给出了星形拨轮的设计要点。     

谐波传动装置的研究

谐波传动装置,按其传动原理属于行星传动装置,比行星传动装置优点多,结构新颖文中较详细研究该装置中的关健件——柔性轮薄壁壳体的弹性变形及其位移式,推导出变形波方程式及齿形角,齿面相对运动方程式等。用试验及分析计算的方法求得该装置在传动过程中同时啮合齿数及啮合力分布规律。推导出每个齿的啮合力,传动效率及压轴力等公式。通过一系列的实验,验证上述各公式。有关实验内容及其具体数据。     

巧克力3D打印机的机械结构设计

针对当前巧克力3D打印机连续送料难、打印精度低等问题,对现有的各类巧克力3D打印技术进行研究,改善了巧克力3D打印机的机械结构,设计出一款具有连续供料装置的高精度巧克力3D打印机.打印机采用笛卡尔坐标系控制打印喷头的运动,以提高打印精度.此外,采用旋转螺杆代替传统活塞进行送料以保证打印的连续性,并在供料箱和打印喷嘴处设置加热装置用以控制巧克力温度.     

少齿数圆柱斜齿轮加工新技术及理论计算

通过实例介绍了用花键铣床加工少齿数（2～5个齿）、小直径圆柱斜齿轮的新方法，此方法较传统滚齿机加工可提高效率10倍以上.文章给出了用花键铣床加工圆柱斜齿轮的无差动分齿挂轮公式，并用微分法推导了分齿挂轮比的计算允许误差要求的计算公式.指出用高速珩磨技术可以提高齿轮精度答7级以上，粗糙度达Ra0.4，降低啮合噪声到70?dB以下.     

3D打印混凝土打印喷头的研究进展

3D打印混凝土技术是一种利用打印喷头选择性地叠加混凝土材料的成型方法,该技术以数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等特点为绿色建筑业发展提供了新思路。3D打印混凝土设备的机械系统具备材料混合、搅拌和挤出打印3个主要功能,主要由混料装置、供料传送装置、打印装置和机架组成。打印喷头是3D打印混凝土设备机械系统的关键部件,不仅要满足均质浆料能够顺利挤出的需求,还应保证打印出的构件不坍塌并具备良好的层间结合强度等。因此,打印喷头的结构设计也是设备研制的重要任务之一。本文系统地总结了国内外3D打印混凝土成型工艺,按照功能特征分类介绍了3D打印混凝土设备的打印喷头,对其结构及工作原理进行了分析。     

切割机锯片齿数、齿高对工作应力及固有频率的影响分析

切割机圆盘锯片在工件加工、切割领域扮演着极其重要的角色,其中齿数和齿高尤为重要,两者对锯齿工作应力和锯片基体固有频率有着较大的影响。在SolidWorks软件模拟仿真的基础上,通过对不同齿数、齿高的锯片在受载处静应力的分析及对锯片基体固有频率随两者变化规律的探究,得知在每齿切削量不变的情况下,随着齿数、齿高的增加,锯齿在受载处的最大应力值、位移值均有所增加;随着齿数的增加,锯片基体的固有频率却在减小,但减小的幅度较小,即齿数对固有频率的影响较小;随着齿高的增加,锯片基体的固有频率在增加且增加的幅度较大,即齿高对基体固有频率的影响较大。文中所得到的分析结论,可为实际生产单位合理选择锯片种类提供理论依据。     

切向变位齿轮的滚切加工

在新型输出机构－零齿差机构中，齿轮必须进行切向变位才能避免齿形干涉，在滚齿机上脱开分齿挂轮，旋转d轮，进行切向变位切削，其操作简便，加工精度高，并解决了两个关键问题；（1）在保证齿轮切向变位精度的前提下，如何使d轮转过的齿数恰是整数；（2）在切向变位和径向变位中，分别标出两种变位的公法线长度，以便于分阶段测量。     

插齿刀加工的非圆齿轮过渡曲线干涉分析

根据非圆齿轮节曲线曲率的凹凸特性，将一个非圆齿轮的插齿加工过程看作是对非圆内齿轮加工和外齿轮加工的两个过程，阐明了非齿轮内齿加工与餐齿加工的本质区别取决于该非圆齿轮节曲线的凸凹特性，提出了非圆齿轮是由多个具有不同齿数，相同模数，相同压力角的圆柱轮组成的概念，进而提出了非圆齿轮折算齿数的概念，利用非圆齿轮折算齿数的分析方法，将非圆轮的过渡曲线干涉问题转化成圆柱齿轮的干涉问题进行简化分析，给出了插齿加工的非圆齿轮产生过渡曲线干涉的条件，得出了避免这种干涉的有效办法。     

正角度变位传动行星轮系的优化设计

本文对正角度变位传动行星轮系,取中心轮、行星轮和内齿圈的变位系数、中心轮齿数、轮系齿宽和模数等六个参数为一组设计变量,以轮系体积最小为目标.用内点惩罚函数法解数学模型,进行了优化设计。并且在一次优化后,对齿数、模数园正和标准化,再进行第二次优化,最终得出最优化的结果。该优化方法的处理,对解决正角变位传动行星轮系的优化问题,有一定价值。     

直接造型法生成齿轮方法的改进

在对直齿圆柱齿轮进行三维建模时,可通过利用插件、编程、其他软件和直接造型法来实现,每种方法各有优缺点.直接造型法选用圆弧曲线代替轮齿渐开线直接成形,直接、方便、易用.但该方法近似地以每个齿廓在分度圆上的弦长代替了弧长,存在一定的误差,直径越小、齿数越少,误差越明显.所以,对该方法进行改进,以轮齿的齿廓在分度圆上所对应的圆心角,准确找出轮齿齿廓在分度圆上对应的点.以此改进后的建模方法生成的齿轮,误差更小、更接近于实际,相比其他建模方法更优.