在三轴插齿机上实现非圆齿轮磨齿运动的方法

为了提高非圆齿轮加工精度,解决磨床设计周期长、造价高的问题,基于一种非圆齿轮成形砂轮展成磨削法原理,提出了在三轴非圆齿轮插齿机上改装成形磨头,实行非圆齿轮磨齿加工的方法.利用非圆齿轮插齿加工原理,解决了在插齿机上进行无干涉无抬刀分度的问题;同时利用平面运动转化理论,实现了四轴运动到三轴运动的转化,使非圆齿轮磨齿加工可以应用于实际生产中,该方法有利于非圆齿轮在齿面硬度要求高的领域应用。     

考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

机床误差对面齿轮齿面形貌的影响规律

为了获取机床误差对面齿轮齿面形貌的影响规律,分析了加工过程中包括相对位置因素和运动过程因素在内的基于面齿轮专用磨削机床的面齿轮加工型面误差因素,提出了齿面点法向误差计算方法,通过MATLAB软件分析主要误差参数给面齿轮型面加工带来的法向误差影响规律.对机床各轴造成的面齿轮的齿面偏差规律进行了提取,并建立了机床调整参数数学表达式.结果表明:磨削过程中的误差各因素影响程度不同,通过调整各个误差参数的数值可以定量减少和调整面齿轮各齿面点位置法向误差,为面齿轮实际数控加工过程中机床各参数调整提供理论依据.     

高速卧式加工中心主体结构试验模态分析

对高速卧式加工中心主体结构进行试验模态测试,得到了主体结构的各阶固有频率、阻尼比、刚度等模态参数以及模态振型.通过分析其动态特性,确定了机床结构的薄弱环节是主轴前端轴承处及近丝杠立柱,给出了结构改进措施;并且,通过分析主轴前端动刚度,确定了影响机床加工稳定性的目标模态,为进一步提高机床加工效率提供了可靠的改进依据.分析结果表明:试验模态分析技术是提高机床抗振性能和加工稳定性的有效方法.     

谐波齿轮传动装置的动态传动误差分析

动态传动误差是谐波齿轮传动装置质量的一个重要指标,也可以为进一步改善谐波减速器的设计和加工提供依据,因此对传动误差的研究具有重要的理论意义与工程价值。为了确定影响谐波齿轮传动精度的因素,通过传动实验平台对谐波齿轮传动的运动精度进行分析研究。从谐波齿轮传动的误差源入手,首先分析了误差产生的原因,然后测试了减速器在不同负载与转速下的传动误差曲线,对测量的数据进行插值滤波消除“噪声尖峰”后,通过离散傅里叶变换以及希尔伯特黄变换对误差信号进行处理。对比时频域下的表现,研究了转速、载荷对谐波减速器传动误差的影响,分析了传动误差以及传动误差各频率分量随着转速、载荷的变化规律。对日本SHF-25/120-2UH减速器的实验结果表明：在额定负载下,谐波减速器的传动精度稳定性比空载以及轻载时高。谐波减速器的传动误差曲线会随着负载的改变而改变,但是由于不同误差分量的耦合作用,总的传动误差变化并不明显。同时传动误差在不同转速下的表现几乎相同,说明转速对传动误差的影响较小。该款谐波传动装置动态传动误差主要来源为2倍频的单次啮合误差,1/3倍频的多次啮合累积误差,以及刚轮旋转1周产生的累积误差,其中1/3倍频处的多次啮合累积误差对传动精度的影响最大。     

斜齿轮传动的啮合刚度计算及其主共振分析

斜齿轮是机械装备的重要传动元件,其啮合刚度的准确计算和传动系统的稳定性分析具有重要的实际意义。根据斜齿轮轮齿接触线的变化规律,结合斜齿轮单对齿单位长度啮合刚度变化规律和ISO刚度计算准则,提出一种斜齿轮啮合刚度计算方法,分析了不同参数下斜齿轮传动的啮合刚度波动特性;基于分析所得的啮合刚度变化规律建立了斜齿轮传动的动力学模型,并利用多尺度法对动力学模型进行了求解,研究了外加载荷和啮合刚度波动对斜齿轮传动主共振的影响。结果表明：给出的斜齿轮啮合刚度计算方法能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,将其引入斜齿轮动态特性分析中,能够更加准确地反映斜齿轮啮合刚度波动和载荷波动对系统主共振稳定性的影响规律;在其他条件不变时,斜齿轮主共振稳定性随静载荷和啮合刚度波动增加而增加,但较大静载荷会导致主共振频率增大,而且在高频激励下,即使较小的啮合刚度波动也会触发主共振的不稳定;载荷波动增加会使斜齿轮主共振幅值增大,使系统稳定性变差。     

砂轮位置对成形磨齿精度的影响与误差补偿

本文分析了砂轮位置偏差对成形磨削齿轮的齿形、基节和公法线长度的影响,提出了误差准确计算公式和改善齿形加工精度的误差补偿方法。为磨齿精度分析和正确调整机床改善磨齿精度提供了可靠依据。     

斜齿轮的啮合刚度

本文论述斜齿轮啮合刚度的计算方法和影响啮合刚度的因素,并研究改变啮合刚度的措施。为减少齿轮振动,对齿轮进行动力分析和动态优化设计提供理论依据。     

脂润滑齿轮齿条增程机构的动态特性

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构-脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程.分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特性,数值结果表明：在考虑润滑脂的瞬态热弹流效应后,轮齿的啮合总刚度比结构时变啮合刚度低;且法向啮合力越小,总刚度值越低.中心膜厚、中心压应力均具有高频波动特性,并随着当量曲率半径的增加分别呈上升与下降的趋势.最恶劣润滑状态出现在齿轮轮齿面上靠近基圆的位置,此处的脂膜温升最高,脂膜压应力最大,脂膜厚度最薄.摩擦系数在齿轮齿条传动速度较大的中间时段比起始与末端时段的低,在啮合点靠近节点位置时明显下降.     

PMAC控制器中PID调节的应用

介绍了开放式运动控制器PMAC的结构及原理.阐述了PMAC的PID滤波器工作原理以及PID调节,并将此控制器作为实验磨床的数控系统.引入了前馈控制,构成了具有反馈和前馈的复合控制的系统结构,提高了系统的控制精度,实现了"无误差调节",使伺服特性达到刚性强、稳定性好、跟随误差小,进而实现精密加工的目的.通过对一些重要参数的调节,研究了PMAC控制器中PID的调节,获得合理的系统PID参数,达到良好的稳态和动态性能,最终实现跟随误差的最小化,为实现PMAC在精密加工中的应用打下基础.     

用倒频谱技术建立磨削状态下磨床动特性的一种方法

本文对工作状态下的磨床动特性进行识别,通过磨削一个齿形零件,模拟输入脉冲激振,并利用倒频谱平均技术,实现有效的同态滤波,求得了磨削状态下的磨床动特性.     

开放式摆线磨齿机的数控系统研究

建立了摆线齿轮磨削加工的数学模型,提出了一种基于IPC,以PMAC运动控制器为控制系统核心的开放式摆线齿轮磨齿机数控系统,介绍了该系统的硬件结构和软件设计方法.     

弧齿锥齿轮的模态分析

以某电动角磨机内齿轮为参照,通过三维机械设计软件SolidWorks构建弧齿锥齿轮模型,运用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析,得到齿轮的固有频率和主振型,为齿轮系统的动态设计提供一定的参考.     

非渐开线变厚齿轮修形方法的研究

为了在国内现有机床上实现非渐开线变厚齿轮的加工，基于空间啮合理论首次对该种齿轮的轮齿修形进行了理论分析．通过采用特殊改形后的大平面砂轮磨齿机对渐开线变厚齿轮进行轮齿修形来获得所需要的非渐开线变厚齿轮．通过双曲线来拟合齿向曲线，使拟合曲线的最大误差为目标函数，利用优化的方法，使最大误差最小，得到最优的拟合双曲线，从而加工出所需要的齿形,并给出了实例和计算结果．     

Analysis and modeling of error of spiral bevel gear grinder based on multi-body system theory

Six-axis numerical control spiral bevel gear grinder was taken as the object, multi-body system theory and Denavit-Hartenberg homogeneous transformed matrix （HTM） were utilized to establish the grinder synthesis error model, and the validity of model was confirmed by the experiment. Additionally, in grinding wheel tool point coordinate system, the errors of six degrees of freedom were simulated when the grinding wheel revolving around C-axis, moving along X-axis and Y-axis. The influence of these six errors on teeth space, helix angle, pitch, teeth profile was discussed. The simulation results show that the angle error is in the range from -0.148 4 tad to -0.241 9 rad when grinding wheel moving along X, Y-axis; the translation error is in the range from 0.866 0 μm to 3.605 3μm when grinding wheel moving along X-axis. These angle and translation errors have a great influence on the helix angle, pitch, teeth thickness and tooth socket.     

关于塞克斯—9C磨齿机柔性加工几何模型研究

本文通过对砂轮廓面往复直线运动和工件展成运动的叠加,以及由此产生的多个单参数曲面族包络的组合曲面—一片充满奇点的曲面等几个难题的处理,模拟了插齿刀在塞克斯-9C磨齿机上的制造过程,从而建立了不同规格,不同齿形的插齿刀在此机床上进行柔性加工的几何模型和软件,经实例计算验证了这种模型的可靠性。     

单层超硬磨料蜗杆形砂轮磨削硬齿面

研究了电镀单层超硬磨料蜗杆形砂轮的成形方法及其耐磨粒等高性的影响，得到了镍结合剂单层超硬磨料砂轮磨损规律及磨削比并在此基础上探讨了此种砂轮在低速磨削状态下加工硬击面的可行性，获得了良好效果．     

单层超硬磨料蜗杆形砂轮磨削硬齿面

研究了电镀单层超硬磨料蜗杆形砂轮的成形方法及其耐磨粒等高性的影响，得到了镍结合剂单层超硬磨料砂轮磨损规律及磨削比并在此基础上探讨了此种砂轮在低速磨削状态下加工硬击面的可行性，获得了良好效果．     

基于砂轮进给率和磨削功率的内圆磨削系统分析

分析了将砂轮进给率做为输入参数和磨削功率做为输出参数的内圆磨削系统的动态模型及其传递函数。基于该系统的结构和组成环节,首先确定了系统模型,然后将在不同砂轮进给率下实测的两组功率数据用于系统分析,其中的一组数据用于系统参数的识别,另一组用于验证所识别的参数。以数控化改造的内圆磨床为例,采用ARX和ARMAX方法来识别系统参数,将进给率做为输入、磨削功率做为输出的参数传递路径,分析识别内圆磨削过程的系统传递函数,用于分析数控化改造内圆磨床的稳定性和仿真系统的输出功率的变化规律;通过功率谱密度函数分析磨削过程的系统误差和工件毛坯偏差。分析结果表明输出信号中的干扰(噪声)来源于被磨工件内圆表面的偏心和表面波纹。该分析结果可用于内圆磨削选择进给率参数、分析磨削系统和磨削表面质量的依据。