加载相位差对微动磨损影响的数值模拟研究

目的研究不同加载相位差下微动磨损量随切向载荷幅值的变化规律。方法在ABAQUS中建立柱面/平面微动磨损模型,设置不同的加载相位差,结合能量模型和UMESHMOTION子程序,进行仿真试验,对不同情况下的磨损深度进行仿真分析。结果法向载荷、位移载荷和应变载荷取定值时,0°相位差的磨损深度最小,180°相位差的磨损深度最大,90°和270°相位差的磨损深度相同,且介于二者之间;当法向载荷和位移载荷为定值时,0°相位差的磨损深度随应变载荷的增大而减小,90°相位差的磨损深度不受应变载荷幅值的影响,180°相位差的磨损深度随应变载荷的增大而增加,且接触状态由部分滑移向完全滑移逐渐过渡;当法向载荷和应变载荷一定时,随位移载荷的增加,各相位差下磨损宽度和磨损深度都呈现出增大的趋势;在部分滑移状态下,当应变载荷较大时,0°相位差的最大磨损深度发生在接触区后缘,180°相位差的最大磨损深度发生在接触区前缘,90°相位差的前、后缘磨损深度极大值接近。结论两切向载荷间加载相位差对磨损深度随切向载荷幅值变化的趋势影响明显,0°相位差的磨损深度最小,相位差对最大磨损深度的产生位置也有影响。     

整体叶轮车铣复合加工工艺多目标优化

整体叶轮作为复杂曲面零件中典型的一类,如何实现其高效率、高质量加工一直是许多学者和工程技术人员研究的重点。以整体叶轮车铣复合加工工艺为研究对象,提出一套工艺参数多目标优化方案。针对整体叶轮车铣加工工艺特点,以主轴转速n、进给速度vf、切削深度ap、切削宽度ae等工艺参数为优化变量,以加工工时、叶片变形量为目标函数,从机床性能、刀具性能、加工质量三方面界定约束条件,构建工艺参数多目标优化模型,用SQP优化算法进行求解。应用表明:采用优化后的工艺参数车铣加工整体叶轮,能大幅减小整体叶轮加工时间和叶片变形量。     

剃齿过程中重合度对啮合接触特性的影响

剃齿啮合接触特性是影响工件齿轮表面成形质量的核心因素之一。考虑剃齿加工工艺过程,基于啮合原理建立剃齿啮合的数学模型和力学分析模型,提出并利用剃齿啮合接触分析算法,计算得到不同重合度下的剃齿啮合接触特性曲线,应用有限元法验证了剃齿啮合接触分析算法。结果表明:剃齿啮合时,工件齿轮齿面法向接触力的最大值在节圆附近;随着剃齿啮合重合度减小,被剃齿面的法向接触力增大,导致更大的啮入冲击和剃齿齿形"中凹"误差。     

螺栓结合面微观接触模型

针对螺栓结合面弹塑性区域内的接触机理难以确定问题,根据在变形状态转变的临界点处微凸体真实接触面积与接触载荷转化均满足连续和光滑条件,构造新的多项式函数来描述接触变形与接触面积之间的关系。利用统计学方法建立螺栓结合面真实接触面、接触载荷与接触刚度模型。理论计算结果表明:随着平均表面距离的减少,接触载荷、接触面积和接触刚度随之增加;接触面积和接触刚度,随着接触载荷的增加而增加,当接触载荷增加一定程度后接触刚度和接触面积值分别趋于理想接触刚度和名义接触面积值;当螺栓结合面处于弹性和弹塑性接触状态时,塑性指数越大,接触面积越大,而平均接触距离和接触刚度就越小,当处于完全塑性状态时,塑性指数越大,刚度和平均接触距离就越大,而真实接触面积影响较小。     

基于IM Spost五轴数控加工后置处理器的研发

为实现编程自动化,有效利用高性能数控设备,笔者针对DMC70eV五轴数控加工中心,研究了专用后置处理器的开发方法,在分析MILLPLUSITV530数控系统指令代码和输出格式特点的基础上,基于IMSpost开发了五轴数控加工生产模式的专用后置处理器。经生产验证,新开发的专用后置处理器性能可靠,所生成的数控加工程序可在加工中心进行有效加工。该研究成果对其他类型五轴数控机床后置处理器的开发具有一定的借鉴意义,并为开发其他CAD/CAM软件的后置处理程序提供了思路。     

基于MATLAB的剃齿刀设计参数的优化

剃齿刀是齿轮加工中的精加工刀具之一,选择最优的剃齿刀参数对提高齿轮加工效率和加工质量起着很大作用。通过MATLAB工具箱对剃齿刀设计参数进行优化,使其啮合时达到最大重叠系数并且接近整数,通过实例证明了优化后的参数可以大大提高了齿轮的承载能力,延长其使用寿命。     

基于平衡剃齿的剃齿刀间齿刃磨技术

剃齿是齿轮精加工的高效传统工艺,广泛应用于汽车、拖拉机和机床制造行业,但标准剃齿刀在剃齿时会产生齿形中凹,从而影响了齿轮齿形的加工精度和齿轮的传动质量(高噪声、低寿命).通过分析剃齿的加工过程,推导出了平衡剃齿的条件,即:剃齿过程中,剃齿齿面两侧在啮合线上同时接触点的数目相等;提出了间齿刃磨剃齿刀在剃齿加工过程中可以满足剃齿区域间的平衡条件,能较好地解决齿形中凹问题,弥补剃齿加工的工艺缺陷.该技术通过合理选择间齿的削薄方式及削薄量,就可实现平衡剃齿无法达到的齿形加工精度.经大量的生产实践应用验证:剃齿刀间齿刃磨技术是一种简便、可行、高效的工艺技术.     

预制混凝土构件布料路径规划

为解决预制混凝土构件布料路径随意的问题,通过对布料区域网格划分,设计了一种将布料区域分割为多个布料子区域的方法。该方法将螺旋布料机的作业方式进行简化,将布料路径总长度分为布料长度和非布料长度,其中布料长度是确定值,并对子区域做布料作业规划,计算出料口开口数对应的布料宽度。利用枚举法和动态规划算法对螺旋布料机出料口和布料子区域集合建立布料路径规划模型,对多阶段决策中的决策值进行计算。以非布料长度最短为目标对模型求解,得到最短布料路径,完成了螺旋布料机对布料区域的全覆盖路径规划。根据此方法对某螺旋布料机和某预制外墙挂板建立二维布料路径规划模型,仿真结果表明,该方法能有效地缩短布料长度、减少布料时间,对预制混凝土构件的生产有一定的指导意义。     

耦合基体变形与微凸体相互作用的结合面刚度模型

针对螺栓结合面,提出一种新的弹塑性接触刚度建模方法。该模型不仅延续了微凸体具有连续光滑接触特性的思想,还揭示了基体变形和微凸体相互作用的耦合关系,提出一种新的弹塑性接触刚度建模方法。首先,根据多尺度理论和数理统计方法,建立了具有连续光滑接触特性的结合面法向接触模型;然后,通过建立单个微凸体-基体系统模型和多微凸体接触模型,探究了基体变形和微凸体相互作用的作用机理和耦合关系,并对结合面接触模型进行修正;最后,对比仿真结果和已有实验数据,验证了修正模型的正确性,并分析了基体变形和微凸体相互作用的影响程度。仿真结果表明：基体变形不仅影响了微凸体的接触变形,还会进一步引起微凸体间相互作用的发生;微凸体相互作用使得微凸体高度分布发生偏移,导致结合面局部高度平面下移;相比于基体变形,微凸体相互作用对接触刚度的影响显著,但表面粗糙度的影响依旧占主导地位。     

栓接结合部迟滞非线性等效线性化方法EI北大核心CSCD

由于栓接结合部强的非线性特性,要建立和求解这类非线性模型以及实现与其他模型的耦合极为困难。为体现栓接结合部等效非线性特性和便于工程应用,首先将结合面简化为光滑刚性平面与粗糙表面的接触问题,建立单个微凸体力-位移本构关系;然后根据Masing准则和切向力模型,建立栓接结合部在单个循环周期下的恢复力模型,并假设在稳态激励和振动幅值很小的情况下,利用平均法建立栓接结合部等效线性化的刚度与阻尼模型。为验证所建栓接结合部恢复力模型和等效线性化模型的正确性,分别搭建恢复力实验平台和模态测试实验平台,并利用有限元法将栓接结合部等效线性化模型与有限元模型耦合,建立考虑栓接结合部特性的整体结构动力学模型,最终通过两组实验验证两类模型的正确性。