气动加热和防热系统热性能的不确定度对航天飞机轨道器的影响

本文讨论的一种方法,能用来估算研制航天飞机轨道器时所用的气动加热设计法和防热系统热性能计算法中的不确定度。该方法被用来预测轨道器再入过程中防热系统预期热响应或额定热响应,周围的不确定度带。首先,确定了对这种不确定度带起重要影响的流场参数和防热系统参数,然后用统计方法把这些参数合并,使之在一定程度上适合于进行工程估算,从而算出防热系统的热置信区间和以设计温度极限为基准的温度裕度。对某个选定的防热系统设计来说,可以用这个方法来拟定轨道器未来飞行工况的再入飞行轨迹,使之既能满足温度裕度的要求,又能满足热置信区间的要求。本文对现有的轨道器防热系统设计中选出的一些区域,针对早期飞行试验工况中具有代表性的再入飞行轨迹,进行了热设计裕度的评定,用这样的实例阐明了本方法。     

高速列车车体底盘连接板高速高效加工方法

针对高速列车车体底盘连接板的加工问题,提出一种高速高效的加工方法。基于工艺系统模态分析和铣 削过程动力学模型分析,采用切削加工中的再生颤振理论,对加工过程的颤振稳定域进行仿真,给出与铣削加工过 程工艺参数相关的颤振稳定域结果;在动力学仿真计算的基础上,以主要的加工工艺参数主轴转速、进给量、轴向 切削深度、径向切削深度为设计变量,以最小加工时间为优化目标进行优化计算,得到满足一定优化目标和优化条 件的工艺参数,重点以数控加工工艺参数的优化选择、金属材料去除率增加为目标的数控高速高效加工。结果表明, 该方法可形成铝合金高效切削数据手册、铝合金典型零件高效数控加工的程序和工艺规范。     

轨道器的热防护系统

本文描述了与轨道器热防护系统有关的材料和设计方面的新课题、热防护系统所用的各种材料同每种材料有关的不同的设计方法以及飞行试验计划中经过考验的性能。哥伦比亚号轨道器的最初五次飞行和挑战者号的首次飞行已经提供了检验热防护系统热性能、结构完整性和可重复使用性所必需的数据。讨论了热防护系统各种材料在飞行过程中的特性,讨论的主要根据是飞行后的检查和对飞行测试数据的分析。至今所作的飞行试验表明,轨道器热防护系统的热设计和结构设计要求均已得到满足,热防护系统的总体性能是优异的。     

航天飞机轨道器用的分离螺栓

航天飞机是由原来一般空间飞行器发展而来的,这就要求相应地改进标准机械装置的设计。原计划在轨道器/747驮运飞机以及轨道器/外贮箱的分离机构中只采用一种分离螺栓。但后来在研制和分析过程中,又设计了两种不同的新结构。这两种结构技术要求为:连接承载能力大,具有一定的起爆余量和利落的分离面并具有自复位和螺栓体阻尼能力等。尤其使人感兴趣的是试验方法以及出问題的部位和缩尺寸模型的应用等。在计划的初期用缩尺寸模型来验证这些设计结构的可行性。航天飞机轨道器分离螺栓所采用的技术也可应用到其它机械结构中。     

喷砂切割机

利用压缩空气喷射高速金刚砂流对薄、硬、脆性精密零件进行切削加工,是近年来发展起来的先进工艺。我所自行设计和制造的PQJ-01型喷砂切割机就是实行这种工艺加工的新型设备,它主要用于整体石英挠性摆片的中心孔和圆弧槽的成形加工,对一些机械加工设备难以加工的材料如:微晶玻璃片、陶瓷和硬磁合金片等也有较高的加工效率。本文简要地讨论了喷砂切割机的设计原理,结构特点以及控制元件参数的选取等内容。     

利用柔性座驱动法进行航天飞机有效载荷的瞬态载荷分析

本文研究供分析线性瞬态载荷用的柔性座驱动法。提供有分析结果,并讨论了将此方法应用于航天飞机有效载荷瞬态载荷所需做的研究工作。利用本文推荐的这种方法以及惯用的方法分析了轨道器着陆模型的两个有效载荷构型。第一个构型只有一个有效载荷,第二个构型有三个有效载荷。结果表明,对于一些类型的有效载荷,可以用本方法取代目前采用的耦合载荷分析法。柔性座驱动法就是在轨道器不作结构耦合的情况下求有效载荷运动方程的时间积分,并同时计算界面反作用力。这种方法可使有效载荷的设计部门不受航天飞机轨道器资料多少的影响来完成设计/载荷分析周期,而且仍能适当地预计轨道器/有效载荷的动力互作用。当分析涉及有效载荷构型的确定以及有效载荷结构的频繁变化时,本方法大大优于惯用的线性瞬态载荷分析。     

航天飞机轨道器的再入气动热环境

航天飞机计划要求尽量减轻轨道器防热系统的重量,这个设计目标要求有一种能根据额定条件来进行气动热设计的方法。为了保持轨道器上的流动直到再入飞行轨迹的最后阶段一直是层流,对轨道器表面的光滑性有一定的要求。这种表面光滑性的要求和表面上的额定气动加热环境是依靠大规模的风洞试验计划来确定的。还制定了飞行试验计划来验证预测的气动加热环境。本文讨论气动加热设计方法的整个过程,并用结果证明,利用风洞试验数据预测飞行条件下的气动加热是合理的。     

光学零件制造新工艺——复制法制造光学零件

一.引言采用复制法制造光学零件是美国在六十年代中研制成功的新工艺,七十年代初得到推广应用。这种新工艺不但可经济地成批大量生产用普通光学加工方法很难加工的高精度非球面光学零件,而且能经济地生产普通光学加工方法无法加工的光学多面体、直角棱柱体(即直角棱镜)和其它特殊结构的光学零件。从光学设计的观点来看,在光学系统中,一个非球面光学零件能代替二个或更多个球面光学零件。这是因为单个球面透镜成象时有象差和色差,影响成象质量。为了校正这些成象     

日本超精密切削加工技术的现状和展望

本文综述超精密切削加工技术的发展现状和今后的趋向。 1.超精密切削加工件的大量生产在日本,超精密切削技术的对象基本上是民用品,而且是大量生产。这些产品主要是办公用设备、计算机外围设备以及声像设备等的超精密零件;比如复印机的感光硒鼓、计算机的磁盘基面、激光打印机的多面镜,用于小型磁盘装置和录象磁盘装置等拾波透镜的加工模具,二氧化碳激光加工机的曲面     

镁合金的高速切削加工研究

高速切削加工技术对镁合金应用具有及其重要的意义。综述影响镁合金高速切削加工的4个关键要素:切削刀具、切削液、切削参数和走刀路线。对4个关键要素进行讨论,总结出刀具、切削液的选用原则,合适的切削参数组合。最后指出镁合金高速切削加工的发展方向及有待解决的问题。     

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。     

叶轮轻量化用Ti_2AlNb基合金的切削加工性研究

针对航天发动机叶轮零件轻量化用Ti2AlNb基合金的高效切削加工需求,分别选择通用牌号YG类硬质合金刀具和复合Si3N4陶瓷刀具进行了刀具耐用度对比试验,分析了陶瓷刀具前、后刀面的磨破损失效形态和材料的切削加工性;通过正交试验研究了切削表面粗糙度随切削速度、进给量、切削深度的变化规律,建立了表面粗糙度的特征曲面。结果表明,复合Si3N4陶瓷刀具对于Ti2AlNb基合金的切削性能有了大幅度的提高,能够获得相对稳定的刀具耐用度,其正常切削阶段的磨损主要由较高的切削温度引起,为合理选取切削刀具和工艺参数提供了试验依据。     

结构动力学对航天飞机设计的影响

航天飞机由固体火箭助推器、外贮箱、很长的推进剂管路、带有机翼和垂直尾翼的轨道器和很大的有效载荷组成。航天飞机构型独特的结构动力学特征肯定对设计有影响。本文描述了这些特征,并讨论了它们对颤振、气动弹性、POGO、动力载荷、飞行控制系统以及环境动力学的影响。提出了每个受影响方面的设计要求。同时讨论了航天飞机须开展的新的分析和试验问题,指出了这些结构动特性对设计的现行的和潜在的影响,同时还对技术贡献和未来的趋势进行评述。     

转膛体药室的电解精加工

某产品零件转膛体,选用特种钢,强度及硬度要求高;4个药室(弹膛)具有高的尺寸精度和表面粗糙度,并具有极高的位置精度。在热处理后采用切削加工极其困难的情况下,选用电解加工方法完成药室精的加工。实现了电解成形工艺对高精度、高硬度、复杂成形孔的精加工。     

硬质合金刀具的动态可靠性灵敏度研究

刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度和被加工件的精度。以应力-强度干涉（SSI）模型为基础,建立硬质合金刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律。在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导出硬质合金刀具物理参数和材料参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线。研究结果表明,随着切削加工时间和冲击载荷作用次数的增加,刀具各参数的敏感程度也逐步增大,对敏感参数可以通过直接或间接的手段加以控制,以降低对刀具可靠度的影响,进而提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。该方法为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论参考依据。     

含硅芳炔天线保护罩数控加工技术研究

针对石英纤维增强/含硅芳炔复合材料加工过程中易产生分层、劈裂、毛刺等缺陷,通过切削试验,分析了不同刀具及切削参数对该复合材料加工表面质量的影响,从而优选了合适的刀具、切削参数。并以天线保护罩为例,利用切削试验结果以及合理的装夹方式和工艺路线,加工满足设计要求的天线保护罩。     

气动舵机系统中螺管式电磁铁的优化设计

根据设计螺管式电磁铁的输出吸力和行程要求，推导了电磁铁部件衔铁、线圈和导磁回路的主要结构参数与其吸力和行程的数学关系，并以电磁铁的质量为目标函数，讨论了该电磁铁的优化设计方法，给出了一种电磁铁的优化设计参数，按该参数加工的电磁铁实验结果表明：优化设计结果正确。     

旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究

旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特性,开展了实际切削深度与超声振幅关系的试验研究;通过改变主轴转速、进给速度、切削深度等工艺参数,讨论了工艺参数对加工时金刚石砂轮超声振幅特性的影响。研究表明:旋转超声面铣削加工时,超声振幅与轴向进给的有效叠加决定实际切削深度;金刚石砂轮的超声振幅具有一定的稳定性,可以有效确保旋转超声加工工件的尺寸精度。     

不锈钢切削加工研究进展

研究不锈钢切削加工具有实际工程价值。分析影响不锈钢切削加工性的各种因素,系统介绍近年来国内不锈钢切削加工研究中所用的刀具材料、切削参数和润滑液的选择,以及一些特殊加工方法和数值模拟仿真研究的进展情况,为解决目前不锈钢切削加工技术难题提供参考。     

三维工艺设计中基于加工特征的工序模型生成技术

在机械加工零件三维工艺设计中,需要根据零件的形状、尺寸公差等识别加工特征,按照加工特征进行工艺设计和工艺路线规划,生成从零件毛坯到最终零件的各个工序的实体模型。结合零件的几何拓扑结构和制造工艺信息,建立一套面向机械加工的特征定义和分类体系,在特征识别和三维工艺设计技术的基础上,提出中间工序模型的概念和中间工序模型自动生成的模型恢复方法,根据各个加工特征的工艺方法和工艺参数,按照零件的加工路线自动生成中间工序模型。实例验证结果证明,该方法可为实现基于三维模型的机加工艺设计提供参考。