一种用于活塞异形销孔加工的柔性铰链机构设计与研究

提出了新的用于活塞畀形销孔加工的柔性铰链机构,推导出了一系列柔性铰链机构的设计公式。经有限元验证,这种机构可以实现镗刀的平动,镗刀的径向位移与轴向位移的耦合非常小。     

基于磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工微进给机构的研究

活塞异形销孔可以降低或消除活塞销孔应力集中,提高活塞寿命。文中针对活塞异形销孔加工,提出一种基于磁致伸缩材料的镗床径向微进给机构,其中,利用磁致伸缩材料特性和弹簧板弹性产生镗刀的径向微位移是设计的关键。为此,文中通过有限元分析和实际加工试验对机构及弹簧板进行了研究,这些研究表明:本机构设计合理,结构精巧,加工精度高,性能稳定可靠,完全能满足活塞异形销孔的加工要求。     

压电驱动超精密定位工作台的研究

研究、设计了一种压电式超精密微定位工作台。此工作台在伺服电机驱动的滚珠丝杠进给系统的基础上，采用压电陶瓷作为微位移驱动器，柔性铰链为导向机构，对工作台运动位置自动补偿，实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计，以实现长行程超精密定位。压电陶瓷配合柔性铰链使用使工作台定位精度达到0．01μm，可满足精密、超精密加工需要。     

汽车发动机活塞异形孔精密镗削微进给机构研究

将活塞做成异形孔可以降低其应力集中,提高其承载力降低活塞的疲劳磨损,延长其使用寿命。采用传统的方法很难满足活塞异形孔的加工精度要求,对活塞异形孔加工专用设备的微进给机构进行创新设计研究,提出一种基于超磁致伸缩材料的新型异形销孔加工方法。根据自动控制原理,结合超磁致伸缩材料特性,提出了异形活塞销孔径向微进给机构闭环控制系统,实际加工表明该方法提高了活塞加工的精度和效率,是目前解决活塞加工精度及效率问题的创新与突破。     

基于液压微位移放大结构的新型压电陶瓷直接驱动阀设计及仿真

研制一种基于液压微位移放大结构的压电陶瓷直接驱动伺服阀,实现大流量高频响的要求。针对压电陶瓷输出力大但输出位移小的特点,设计出一种新型的液压微位移放大结构,由柔性铰链膜片式大活塞、密闭容腔、小活塞及压力调节和测量装置构成。采用叠堆式压电陶瓷驱动大活塞,改变密闭容腔内油液的体积形态,放大小活塞端输出位移,驱动滑阀阀芯运动。大活塞采用膜片结构,降低压电陶瓷叠堆的负载,提高密封性能。针对刚性膜片刚度和强度矛盾的问题,设计柔性铰链膜片,对该膜片结构的刚度进行理论分析和数值计算验证。应用有限元方法对结构及各参数进行优化设计,并对最终结构进行刚度和强度分析。基于试制原理样机参数,建模仿真表明液压位移放大倍数9倍,阀芯位置控制误差小于1%。频宽超过550 Hz。试验测得流量曲线,7 MPa压力下,控制流量达到17 L/min。     

压电陶瓷微驱动器活塞裙部加工系统

一种采用压电陶瓷微驱动器作活塞裙部型面加工系统的微位移驱动源，用软靠模的方法，实现中凸变椭圆活塞裙部加工的车削系统。     

基于叠片式柔性铰链和压电陶瓷电动机的大行程直线驱动导轨设计

提出了一种叠片式柔性铰链导轨工作台,可以在保持柔性铰链微位移工作台高直线度的前提下,大幅度提高行程,同时还保持了柔性铰链微位移工作台无机械爬行现象的优点。采用压电陶瓷电动机作为叠片式柔性铰链工作台的驱动器,压电陶瓷电动机应用超声波驻波或行波驱动,具有定位精度高、行程大、频响高等优点,驱动分辨率可达20nm以下。     

宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析

为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。     

ETK2206数控活塞异型销孔镗床的设计

介绍了创新研制的活塞异型销孔镗床的精密微位移伺服镗杆系统、活塞定位及夹紧机构、削边销定位尾座等机构,阐述了该机床的结构特点及控制系统信息通路.该机床已在一些活塞及发动机制造厂的生产线上使用,加工效率及精度达到国外同类产品水平.     

基于APDL的柔性铰链位移放大机构

针对压电陶瓷微位移驱动器输出位移范围小的局限性,应用柔性铰链位移放大原理,设计了一种柔性铰链微位移放大机构,提出了柔性铰链杠杆放大机构的参数化数学建模方法,并采用ANSYS参数化程序设计语言（APDL）编写了柔性铰链杠杆放大机构的建模和仿真分析程序。仿真试验表明,所设计的柔性铰链杠杆放大机构的输入位移与输出位移线性度高,实际放大位移与理论值相差5％,完全可以满足机构的微位移放大要求。     

一种镗削用高频响精密伺服刀杆的动态设计

高速加工活塞椭圆销孔等非圆类异形销孔。要求镗刀杆的径向进刀微位移运动频率为100Hz。普通的执行机构难以实现如此高频的机械运动。提出了一种基于超磁致伸缩材料的高频响伺服镗刀杆。用ANSYS软件对这种特殊设计的镗刀杆进行模态分析。并进行了动态优化设计。优化设计后的伺服刀杆系统一阶、二阶、三阶固有频率均远离镗刀杆的使用频率。用动态优化设计后的刀杆进行了椭圆销孔的镗削试验。取得了较为满意的效果。     

复合前馈补偿的超磁致伸缩执行器精密伺服控制

研究了一种内嵌超磁致伸缩执行器(GMA)的智能镗削装置,针对GMA迟滞非线性,给出了一种基于复合前馈补偿的精密伺服控制方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型的实现方法,给出了一种基于迭代的迟滞非线性补偿方法以避免直接求取Preisach逆模型。讨论了迭代算法的实现步骤,验证了算法的可行性。分析了异圆销孔的镗削加工特点,在迭代补偿的基础上设计了重复控制补偿器,并结合两种补偿方法,给出了一种基于复合前馈补偿的PID控制方法,最后通过实验检验了方法的有效性。实验结果表明:在开环情况下,所给的迭代算法可以将GMA的迟滞非线性由补偿前的-15.7%~+11.8%减小到-4.6%~+5.2%,而基于复合前馈补偿的PID控制则可将误差进一步减小到±1 μm以内。实验表明,迭代补偿算法是有效的,该算法在补偿迟滞非线性的同时可避免直接求取Preisach逆模型,而基于复合前馈补偿的PID控制方法还可进一步提高GMA的控制精度。     

Analysis of the vibration characteristics and adjustment method of boring bar with a variable stiffness vibration absorber

In deep hole boring process, long and flexible boring bars are often used. Due to the large length-to-diameter ratio, the stiffness of the boring bars is inevitably reduced, where the boring bars’ vibration effects will occur. The influences of vibration will significantly degrade the accuracy and the surface quality, or even lead failure of the production. Therefore, it is of significant importance to develop techniques to reduce vibration in deep hole boring. In this paper, a new boring bar with a variable stiffness dynamic vibration absorber (VSDVA) is presented, where the basic parameters of the proposed boring bar are measured. Based on the proposed dynamic model, the vibration characteristics of the proposed boring bar are analyzed, and the change laws of the vibration reduction performance are obtained under different excitation frequencies. A new vibration reduction method is proposed, where best vibration reduction performance can be achieved by adjusting the stiffness of the VSDVA. Finally, the vibration reduction performance of the proposed boring bar is validated and evaluated by boring experiments. These works could provide guidance for designing new types of boring bars, selecting cutting parameters, and adjusting the vibration reduction performance of the proposed boring bar, and as a result, it provides a new design idea for the design of boring bar.     

深孔镗削中镗杆直径对螺旋沟影响的模型和试验研究

在研究深孔镗削螺旋沟产生机理的基础上,对深孔镗削加工过程中镗杆直径对振动及螺旋沟的影响进行了理论分析及力学建模,并通过试验研究了增大镗杆直径对减小振动和抑制螺旋沟的积极作用.     

减振镗杆的动态特性分析

介绍了深孔镗削加工过程中产生振颤的机理,建立了减振镗杆的动力学模型,在此基础上优化减振系统的参数,并且对减振镗杆进行瞬态动力学和谐响应分析,分析结果表明该减振系统具有良好的减振性能。     

深孔镗削振动机理研究

介绍深孔镗削加工过程中自激振动产生的原理,分析加工过程中的切削颤振机理,总结出为避免切削颤振,镗杆应安装的合理角度.     

汽轮机前轴承座滑销系统销孔加工方案解析

汽轮机滑销系统是保证汽轮机安全高效运行的重要部件之一,其中,Ф50_0＋015mm的骑缝销孔在滑销系统中起着关键的定位作用。由于此销孔特征为深孔加工,所定位的2个零件材质不同,成为汽轮机行业的加工难题。通过对改进加工工艺路线、设计外冷镗刀杆、选择合理的加工刀具和工装以及合理选择润滑油及润滑方式等方面进行综合分析,制定了一套合理的加工方案,有效保证了销孔的加工质量和精度,在同类产品制造中具有广泛的借鉴作用。     

发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究

运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形,得出活塞销孔内侧应力集中,变形较大.并在此基础上,提出了活塞的结构改进措施,采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套.使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀,改善了销孔的应力集中现象,降低了销孔表面应力峰值,达到了预期的效果.     

Real-time measuring method to measure the micro-displacement of a rotating cutter in precise piston noncylinder pinhole boring

This paper presents a novel real-time measuring method to measure the micro-displacement of a rotating cutter in precise piston noncylinder pinhole boring. A noncontact and interference-free approach is used to dynamically collect data on the cutter’s displacement by using two perpendicular electric eddy sensors. Data from the sensors are processed by using the corresponding algorithm according to the position of the boring cutter. The mathematical model is established, and the error is separated by using the error separation technique and then compensated. A typical application of the method in the smart boring bar with the embedded giant magnetostrictive actuator is demonstrated. Several experiments are carried out, and the results indicate that the real-time measuring method can measure the micro-displacement of a rotating boring cutter effectively.     

高精度镗刀微调机构

在镗床上加工或修理高精度内孔时,普遍存在刀具调整难、效率低、加工精度难以保证的问题。提出了一种高精度镗刀微调机构,该机构利用大传动比轮系传动,通过微调镗刀的径向移动量,其孔径加工精度可达1μm以下。