三坐标测量机测头系统动态特性研究

为了实现三坐标测量机的最佳动态测量精度,介绍了接触式测头的工作原理,研究了测头动态特性与测量机动态测量精度之间的复杂关系,提出了测头动态有效作用直径的概念。利用实验分析了测量机运动DCC参数对测头动态有效作用直径的影响,结果表明:测量机测头逼近距离对作用直径的影响远远大于触测速度和移动速度对作用直径的影响,而移动速度对作用直径的影响最小。     

基于AMESim软件对双轮铣槽机铣削头模拟分析

介绍了铣削头的结构组成及工作原理,并应用AMESim软件对铣削头在不同地质条件下的双铣轮与泥浆泵功率分配情况做了计算,为实际施工速度提供了具有参考性的参数。设计了铣削头的液压系统,并对双轮铣槽机在土质条件不变时和铣削轮转速稳定与土质条件改变时这两种工况对液压系统进行了仿真。通过对仿真结果的分析可知液压系统的设计满足机器的施工要求,对后续双轮铣槽机铣削头液压系统的实际设计具有参考意义。     

基于聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜的新型SPM测头结构及性能研究

为了对柔软易损坏材料以及具有大台阶特征的表面实现高精度非破坏性测量,研制了一种采用PVDF薄膜和压电驱动器（PZT-actuator）结合钨探针构成的新型SPM测头。介绍了测头的构成和工作原理,并通过一系列相关实验,确定了测头的相关参数和性能（如薄膜的尺寸参数、所构成振动梁的品质因素及弹性常数等）,初步证实了该测头可以满足上述测量要求。     

总温总压测头模态振型变化规律研究

采用测量耙测量航空发动机总温总压是发动机定型试飞中的主要测量手段之一。如果测量耙或测头的响应频率与发动机的振动或气流激励频率相吻合,会产生谐共振,使测量耙或测头容易损伤甚至断裂,轻者测量耙或测头不能正常工作,重者将损伤发动机转动部件,危及飞机飞行安全,因此在测头设计过程中,必须选择合适的尺寸参数,使测头固有频率远离激励频率,本文采用Ansys进行参数化建模,对测头的固有频率随各个参数变化规律进行研究,为测头设计尺寸选择和修改提供参考依据。     

虚拟齿轮测量中心测头系统可视化建模

通过对虚拟齿轮测量中心测头可视化实现方法进行研究,分析了测头信号的采集原理和测头结构,确定了测头的参数化结构模型。在VC++6.0基础上采用数据库检索和3DMAX建模方法,生成不同参数的3DS格式测头模型,并利用数据库检索调用测头模型文件,最终在虚拟齿轮测量中心加载显示实际效果图。     

三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

为削弱接触式测头对高精度三维螺纹测量机精度的影响,设计了一种接触式测头结构尺寸优化方案,并提出了相应的标定方法。通过有限元仿真和正交试验优化测头结构参数,确定最优结构参数;利用坐标变换理论和最小二乘法原理建立测头标定模型并进行了标定试验;通过不同预压量下的螺纹塞规对比试验及螺纹环规、塞规对比试验对优化后的测头进行测试。结果表明：接触式测头测量螺纹塞规、环规参数标准偏差在1 μm左右,满足三维螺纹综合测量机接触式测头测量精度要求。该优化方案及标定方法为测头结构设计提供了重要的理论基础。     

点光源激光测头参数优化设计

本文详细分析了点光源激光测头设计参数计算及结构布局方法,线阵ＣＣＤ器件安装方式。完整阐述了点光源激光非接触式测头的结构参数优化方法。实践表明本文所述方法对点光源激光测头的结构设计,有着良好的指导作用。     

单体液压支柱油缸的加工

本文介绍采用双头铣专机和深孔镗专机,并用复合滚镗头加工单体液压支柱油缸的工艺。文中介绍了专机的结构,液压系统工作原理和切削参数以及此工艺的优缺点。     

基于贝叶斯网络测头误差建模研究

测头校准是在特定的条件下进行的,速度参数变化引起的误差绝大部分没有得到修正,为了减小测头作用直径对测量精度的影响,分析速度参数与测头误差的关系,利用贝叶斯网络对测头误差建立模型,模型兼顾先验知识和样本数据,并随着测量数据的更新,不断修正模型结构,实现对测头误差的实时补偿。     

线结构光扫描测头结构参数优化设计

线结构光扫描测头在逆向工程中应用广泛,其测量精度对3D重建可靠性有重要影响。本文建立了基于光学三角法的线结构光扫描测头数学模型,由坐标转换和透视成像原理实现二维像素坐标与三维世界坐标间转换。分析了线结构光扫描测头结构参数对测量精度的影响,推导出测量误差模型。分析了漫反射光强度变化对结构参数的影响,结合实际设计需要给出边界约束条件,并仿真实现结构参数优化设计,误差低于0.02mm。     

芦苇笋采收机举升俯仰机构液压系统的设计与研究

芦苇笋采收机工作过程中需调节采摘工作头与地面之间的距离,文中针对采收机工作头位置调节的问题,设计了一种举升俯仰机构液压系统。通过对整机作业过程进行描述,并对采收机举升俯仰机构的原理进行分析,绘制举升俯仰机构的液压系统原理图,并对关键部件进行理论计算,得出液压执行元件的相关参数与各关键液压元器件的型号和参数。随后在AMESim软件中对液压执行元件在不同工况下进行动态特性研究,并对作业过程进行仿真,得出举升俯仰机构液压缸的流量、速度和位移曲线,最后,对芦苇笋采收机举升俯仰机构的液压系统进行安装调试并在田间运行试验。在田间性能试验过程中,系统运行平稳,通过公式计算可得举升液压缸及俯仰液压缸上升速度偏差分别为11.5%,10%,下降速度偏差分别为9.2%,10.5%,与地面的距离偏差分别为5.7%,7.9%,从实际作业效果上看,系统完全满足芦苇笋采收机作业要求。     

某型航空发动机高温测头应力研究

对被试航空发动机内涵涡轮处测头进行应力分析是测头强度计算及寿命准确预测的关键。针对某型航空发动机涡轮前的高温压力测头,分析了其工作时受到的载荷情况,通过试验数据及基于有限元软件进行分析计算,得出了该高温测头工作时受到基础载荷、气动载荷和热载荷作用下的合应力及各载荷对合应力的贡献,分析计算表明,热载荷是高温测头工作时应力的主要贡献者,计算结果为该高温测头设计和加工提供依据,保证了试飞试验安全。     

基于PVDF的三维纳米谐振触发测头及定位系统

微纳米三坐标测量机(Coordinate measuring machining,CMM)是目前微纳米三维测量领域的一个研究热点,针对微纳米CMM中三维纳米测头的研究瓶颈,提出一种与现有机械接触式测头和光学非接触式测头工作原理完全不同的、可达到纳米/亚纳米量级触发分辨力的新型谐振测头。利用聚偏氟乙烯(Poly vinylidene fluoride,PVDF)薄膜的压电特性和其谐振参数对微小作用力的高敏感性,PVDF薄膜与一体式光纤微测杆测球相结合构建成了基于PVDF薄膜的三维纳米谐振触发测头。该测头在z向以轻敲模式接触,在x、y向以摩擦模式接触。经过试验验证,由该测头与三维纳米定位平台、数据处理及反馈控制系统相结合构建成的三维谐振纳米触发定位系统在x、y、z三个方向的触发分辨力都达到了亚纳米量级,分别为0.12 nm、0.10 nm、0.12 nm;三维重复性误差分别为26 nm、36 nm、10 nm。试验结果证实了新型三维谐振测头及其系统的有效性。     

一种外置弹簧缓冲结构的液压油缸

通过对除雪工作装置结构进行分析,发现此类内置弹簧缓冲油缸结构会限制内置弹簧的设计尺寸区间,从而导致内置弹簧的缓冲力局限在很小的范围。液压油缸在缓冲力及其有限的内置弹簧结构下工作,工作装置与阻碍物发生碰撞时,冲击力超过了液压油缸的缓冲上限,缓冲性能不足。因内置弹簧缓冲的油缸存在以上诸多缺陷,针对性地开发了外置弹簧缓冲油缸,创新性地引入弹簧导向杆结构,液压油缸受外力冲击/载荷时,可充分引导缸头座同步进行轴向运动,当外力冲击/载荷减小或消失时,弹簧、缸头座复位完成缓冲工作,解决了缓冲性能不足问题,提高了推雪作业效率,但在实际使用过程中,因液压油缸缸头导向杆小杆与缸头座结构设计问题,易出现液压油缸缸头导向杆塑性变形,降低液压油缸使用寿命。对外置弹簧缓冲结构优化后的液压油缸进行仿真分析,优化结构后缸头导向杆能承受更大弯矩,发现缸头座对弹簧导向杆产生的应力不会使得液压油缸发生塑性变形。优化方案已在柳工D系列平地机上得到实际验证。     

在机检测触发式测头系统的误差分析与实验

测头系统的误差主要包括机械结构部分的误差、传感信号解调系统误差及测量过程中因探测速度等测量参数不同带来的动态误差。机械和传感信号误差由设备的硬件保证,在测量开始前可以通过有效半径校准进行误差补偿。而测量参数不同带来的动态误差则与测量过程的操作方法有关。首先介绍了测头系统误差的产生机理,搭建测头系统误差分析实验平台,通过改变测量参数观察测头系统误差并分析其成因,对比实验结果得到最佳的测量参数,可为在机检测技术研究实验提供参考。     

自动对齿技术在磨齿机上的应用

针对数控砂轮磨齿机上采用的自动对齿技术,研究了利用高灵敏度、高精度的传感器对刀方法,开发了对刀测头机构,文中介绍了自动对刀测头的调整机构和工作原理,以及测头的标定和对刀的基本过程。     

石英音叉扫描探针显微镜

石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件,其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性,与钨探针结合,构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合,利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性,研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试,以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析,系统达到1.2 nm的垂直分辨率,并通过对一维栅的测量,给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图,证明系统的有效性。另外,由于采用大长径比的钨探针,该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。     

非球面超精密气浮式测头设计及仿真

非球面接触式测量过程中,采用空气静压轴承的气浮式测头,可以减小测量探针对被测表面的压力和测头移动过程中所受的摩擦力。设计了一种非球面超精密气浮式测头,采用工程算法对其方形空气静压轴承进行了尺寸设计,建立了三种采用不同节流孔形式的轴承设计模型,同时分别对这三个轴承工作时内部的气流以及整个测头内部的气流建立了有限元模型,并采用Fluent流体计算软件对以上气流模型的气压分布、压强以及流量进行了仿真计算,预测了测头的静态性能。结果表明,测头刚度可达1.77MN/m,测头与被测表面之间的接触力可控制在0.1~7mN之间,所消耗空气流量最多为3.6m3/h,满足测头设计要求。     

微纳测量机测头弹性结构的参数设计

根据微纳米三坐标测量机对测头各项指标的要求,提出了4种测头弹性结构的设计方案.通过力学分析建立测头弹性结构三维刚度模型,应用有限元分析软件ANSYS分别对4种弹性结构的刚度进行仿真计算;然后,分析讨论了4种弹性结构的性能特点.综合考虑测量刚度、灵敏性及结构紧凑稳定等多种因素,选择十字型结构作为微纳米测量机测头的弹性结构,并对其进行了结构参数的优化和测头刚度各向同性设计.搭建了高精度三维微位移测试平台,对测头的测量范围、线性、位移误差进行了实验验证.仿真分析和实验结果表明,测头的弹性结构满足测量范围40 μm×40 μm×20 μm、测量刚度小于0.5 mN/μm及刚度各向同性的要求,整体测量误差小于100 nm.     

一种创新型扩径头加载实验装置与液压系统设计

介绍了机械扩径原理和传统的扩径头加载方式。根据扩径头的工作特性,提出了一种创新型液压加载装置,克服了传统加载方式的缺陷,能够真实地模拟现场工况对扩径头进行加载。根据扩径头加载实验的特定要求,对该实验装置的液压系统进行了设计。通过对原理和功能的分析,表明该液压系统能够满足加载实验的要求,并具备节能、高效等显著优点。该加载实验装置的设计为扩径头的研发改进提供了一种有效的实验手段。