硅微z轴谐振陀螺仪负电刚度效应 分析及实验验证

介绍了在开环工作状态下硅微z轴谐振陀螺仪由于加工工艺缺陷所导致的误差机理。为减小陀螺仪初始电容差和抑制正交耦合误差,提 出了一种闭环控制检测策略。重点分析 了其力矩反馈器的电刚度效应并给出其线性数学模型表示式。通过对硅微z轴陀螺仪敏 感模 态的反馈力与谐振频率的关系分析,间接得出了在敏感方向上电负刚度与力矩器所施电压的 内在联系,并在实验上进一步验证电刚度效应。这将为下一步闭环控制方案的设计奠定重要 基础。     

装配误差对空间曲线啮合齿轮传动精度的影响

为了提高空间曲线啮合齿轮的传动精度,研究了装配误差对其产生的影响.首先,基于空间曲线啮合齿轮的传动原理,得到了正交轴空间曲线啮合齿轮的曲面方程.然后,应用齿面接触分析方法,求解出装配误差存在下的实际接触线参数,以及相应的传动误差和重合度.最后,通过一个具体算例的实验仿真,分析了各装配误差因素对传动误差以及重合度的影响.数值分析结果表明,绕Yo轴的角装配误差和Xo方向上的位移装配误差是装配误差中影响传动精度的主要因素.本研究为控制并减小正交轴空间曲线啮合齿轮装配误差对传动误差和重合度的不良影响提供了理论依据和具体操作方法.     

内圆磨床的静刚度及动刚度

本文研究了半自动内圆磨床静刚度和动刚度对加工精度的影响以及刚度的测定方法。研究结果表明,原始误差复映所造成的加工误差是随机性的,在加工总误差中占有相当大的比重,其大小决定于工艺系统的刚度及其它因素。文中运用Γ.Б.ЛУрЬе的基本公式求解复映误差,并用相关分析法对实验数据进行处理,估计复映误差占总误差的比例。所用静刚度测定装置,可以方便地测定内圆磨床各部件的静刚度,并可在实际生产中应用。机床动刚度不仅导致尺寸误差,而且对工件的几何形状有很大的影响,作者研究了动刚度的测定方法,比较成功的有两种:一种是光测法,利用(?)闪测速仪、高倍显微镜和专用顶尖,观察磨杆的振动,测出其振幅值,经计算求得动力系数μ=1.12～1.42;另一种是电测法,借助电容式传感器,调频放大器和八线示波器测得三种磨杆的振动波形。通过试验验证了刚度对加工精度的影响,初步得出了提高刚度的方向。     

不同晶粒度45#钢超声辅助微铣削实验研究

超声辅助微铣削是在微铣削的加工过程中,对刀具或者工件施加一定频率和振幅的超声振动,改变材料去除机理,改善微铣削的加工特性.文中以45#钢为例研究晶粒度的大小对超声振动辅助微铣削结果的影响,对不同大小晶粒下45#钢进行了超声微铣削实验,分析材料晶粒度的大小对超声辅助微铣削实验结果的影响.通过改变微铣削工艺参数和超声振幅并进行正交实验,重点分析晶粒度的大小对铣削力,加工表面粗糙度和加工工件精度的影响.验证了在相同的工艺参数下微铣削过程中晶粒度较大的材料对应较小铣削力的结论,同时晶粒度较大的材料可以获得更好加工表面质量.      

镜像铣加工过程中薄壁工件变形和振动的预测

镜像铣是大型薄壁工件加工的有效方法,在航空航天等重要领域有着广泛的应用.镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是影响加工精度的主要因素,如何准确预测镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是优化加工参数、提高加工精度的关键问题.本文基于金属切削原理并考虑了薄壁工件加工过程中的弯曲变形和铣削力相互作用,建立了铣削力预估模型.在此基础上,结合薄板小变形理论和有限元法,建立了考虑加工过程中材料去除和铣削力与支撑同步运动的薄壁工件镜像铣动态力学模型.通过仿真模拟,研究了支撑刚度、支撑阻尼、主轴转速和进给率对薄壁工件变形和振动的影响规律.结果表明,在镜像铣加工过程中薄壁工件的变形随着支承刚度的增加而减小,振动幅值随着支撑阻尼的增加而减小.最后,对6061铝合金薄板的镜像铣加工实验与本文建立模型的时域和频域信号进行了比较.振动数据采集点处的模型预测结果与实验相差小于5%,二者对比结果表明所建立的模型能够对薄壁工件加工过程中的变形和振动进行准确的预测.镜像铣加工相比于直接铣削加工,薄板加工点处的振动幅值从71.61μm减小到5.71μm,对比结果表明柔性支撑结构能够有效地减小加工过程中薄壁工件的振动.本文...     

基于静刚度的变轴数控机床加工误差仿真研究

以变轴数控机床的运动部件--Stewart平台为研究对象,从变形的角度对机床的加工误差进行了分析和研究,得出了静态载荷条件下加工误差的矢量表达式,并对误差进行了预调,建立了相应的预调模型.该方法为从静刚度方面提高机床的加工精度提供了必要的理论依据,且具有通用性.最后给出了仿真实例,仿真结果表明了由于静刚度而导致加工误差的存在性和误差预调的必要性.     

宏微结合的12自由度微装配系统精度分析

为了提高分立式宏微结合的12自由度微装配系统的整体位姿运动控制精度,提出误差矢量坐标变换合成法,建立了微装配系统基于刚体假设的误差传递模型,推导了装配零件与装配基体零件的位姿误差计算公式,提出了姿态误差灵敏度分析计算方法,根据分析结果采用微位姿检测装置测量获得了系统补偿向量,使微装配系统整体位姿运动控制精度提高至微米级.     

基于接触单元法的复杂机构有限元分析

针对混合臂式高空作业车作业臂的复杂构型,提出以三维接触有限元方法分析其强度.为了验证三维接触单元建模方法的有效性和分析影响结构应力分布的因素,首先以此方法对简支梁进行强度分析,并与传统的自由度耦合法、界面单元法和理论解析方法的分析结果进行比较.结果表明:接触单元法具有更高的精度;接触摩擦系数和接触刚度因子对全局应力分布的影响很小,与理论分析结果的最大误差小于7%,而接触面间穿透量的允许误差因子的影响可以忽略.最后使用包含摩擦的接触单元法建立作业臂的有限元分析模型,其中的液压缸支撑采用实体单元和弹簧单元综合建模的方式.通过与实验结果进行比较发现,有限元分析结果的误差低于15%,证明了此分析方法具有良好的精度和实用性.     

铣削力建模技术研究及实验对比

结合力学仿真与切削实验,对铣削力建模中的刀具类型、切削力模型、切削力系数辨识及铣削方式等关键技术进行了对比研究。结果表明:线性和指数切削力模型均能精确预测铣削力,以X、Y向切削力为例,圆柱螺旋立铣刀仿真与实验的最大误差为5.60%;采用线性模型与全局切削力系数辨识球头刀铣削力时,精度较圆柱立铣刀低,最大误差为9.17%;采用切削力系数分层辨识,可显著提高球头刀铣削力仿真精度,与全局切削力系数辨识方法相比,分层辨识方法可将球头铣刀的铣削力的预测误差下降至1.97%。此外,铣削颤振预测是铣削建模的重要内容,该对比研究可进一步拓展到颤振稳定域图预测。     

油管接箍内壁车削加工中内表面圆度误差预测

通过分析油管接箍内壁车削加工中的残余夹紧变形,利用功的互等定理研究弹复效应对残余夹紧变形的影响,建立了仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸相关的接箍内壁圆度误差预测模型.同时,针对预测算法,进行了接箍内壁车削加工实验,并将加工后的内壁圆度误差数据与理论预测数据进行比对.结果表明,所建立的模型仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸有关.利用该模型只需在加工前静态测量夹紧力作用下工件内壁的变形量,即可预测加工后工件内壁的圆度误差,其实测内壁圆度误差与理论预测的相对误差不超过6%.     

考虑安装与制造误差的齿轮动态接触仿真

根据齿轮精度标准中误差的定义和说明,提出一种用于齿轮动力学分析的安装与制造误差等效定义,采用Pro/E二次开发,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型;基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立齿轮有限元模型;采用大变形显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA对其进行动态仿真,从而实现求解齿轮在接触过程中安装与制造误差影响下的动态接触应力.研究表明,各类随机误差愈大,则对齿轮啮合冲击应力的影响愈大,其中齿距方向的偏差和啮合面上转角误差对齿轮接触应力的影响最大,啮合垂直面上转角误差的影响最小,当齿轮的安装误差与制造误差同时存在时,齿面接触应力变化最为剧烈.     

多因素综合作用的摆线针轮传动误差分析

摆线齿轮的齿廓修形以及制造误差是影响摆线针轮传动精度的关键因素,为了分析多因素综合作用下摆线针轮传动的误差,基于齿轮啮合原理和坐标变换,通过构建考虑齿廓修形、加工误差和装配误差等综合因素的摆线齿轮齿廓方程,得到多因素综合作用下的摆线针轮啮合副误差分析模型。该模型可实现齿廓修形、加工和装配误差等因素综合作用下摆线针轮传动误差的分析计算,分析各误差因素以及多因素作用对传动误差产生的影响。结果表明：摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大;摆线轮廓度误差和装配误差的影响次之;针齿半径误差和针齿位置半径误差的影响最小。     

基于齿轮误差与柔度的弯曲强度计算力点研究

考虑系统误差和轮齿综合柔度,对齿轮弯曲强度的计算力点进行研究.结合齿轮传动的动力和误差传递均沿工作齿面啮合线的特性,在该方向上建立含主要系统误差项和轮齿复合变形的齿轮误差-变形计算模型.根据基节偏差与齿形误差的随机分布规律,按最大误差法合成啮合齿对有效误差;根据力、变形与刚度的关系,将轮齿刚度分解为挠曲和接触刚度两部分,进而得到啮合齿对的综合柔度.最后基于上述计算模型,推导出齿轮弯曲强度计算力点的位置判别式.分析表明:计算力点位置选取与齿轮加工精度紧密相关,选法不同齿根峰值应力计算值相差很大;研究结果为弯曲强度计算力点的准确选取提供了比较科学的依据.     

数控铣削加工中心加工精度分布规律

以正交试验设计理论为依据,结合数控加工技术的特点,给出了数控铣削加工中心加工精度分布规律的正交试验设计方案,进行变直径凸轮铣削加工试验.根据试验数据用Matlab对凸轮的线轮廓进行模拟,验证了数控铣削加工的线轮廓度误差符合正态分布规律;用极差分析法对加工误差较大的两处轮廓R2和R5进行线轮廓度误差分析,研究加工参数对其影响的显著性差异.在设计同一零件的不同弧段的轮廓度公差时所选定的值应该是不同的.     

机床热误差建模技术研究进展

切削加工过程中,机床会由于受不同热源影响而发生热变形,产生机床误差即热误差。在各种类型的机床误差中,热误差可占机床总误差的40%~70%,是影响机床加工精度的主要因素。为减小不同热源对机床热误差的影响,提高机床加工精度,目前主要有3种方法:1)通过对机床零部件进行优化设计,提高机床热刚度;2)应用更为有效的隔离措施,尽量减小或隔离热源影响;3)热误差补偿,通过对热误差进行在线预测及实时补偿,减小机床热变形。热误差建模是实时补偿热误差的前提和基础。首先对机床热误差建模技术进行了介绍,并对热误差建模技术领域的国内外研究现状进行分析,总结了目前热误差建模领域存在的主要问题,进而对热误差建模技术的未来发展方向进行了展望。     

Initial residual stress experiment and simulation of thin-walled parts for layer removal method

Thin-walled parts have low stiffness characteristic. Initial residual stress of thin-walled blanks is an important influence factor on machining stability. The present work is to verify the feasibility of an initial residual stress measurement of layer removal method. According to initial residual stress experiment for casting ZL205 A aluminum alloy tapered thin-walled blank by a common method,namely hole-drilling method,three finite element models with initial residual stress are established to simulate the layer removal method in ABAQUS and ANSYS software. By analyzing the results of simulation and experiments,the cutting residual stress inlayer removal process has a significant effect on measurement results. Reducing cutting residual stress is helpful to improve accuracy of layer removal method.     

基于响应面和MCMC的齿轮接触疲劳可靠性

针对齿轮接触失效,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型,通过大变形显式动力学仿真软件来模拟齿面动态接触应力.然后,根据应力-强度干涉模型,建立齿轮响应面状态函数.为了提高齿轮响应面功能函数的拟合精度,提出了一种基于响应面和Markov chain Monte Carlo(MCMC)的可靠性分析方法,并进行可靠性灵敏度分析,以定量概率反映安装误差、制造误差及外载荷等随机因素对齿轮传动可靠性的影响程度.最后,将Monte Carlo模拟100 000次的计算结果与所提方法的结果进行比较,验证了可靠性分析方法的正确性.     

工-夹系统刚度计算及变形加工误差模型

研究切削加工过程中工件-夹具系统的刚度计算方法及变形加工误差.运用经典Hertz接触理论和有限元方法,基于切削加工中工件的准静态受力分析,提出工件-夹具系统刚度计算的新方法,建立了基于工件-夹具系统刚度的工件加工误差预报模型.该方法避免了有限元计算中接触分析的使用,无需多次非线性迭代计算,减少了计算时间.     

基于磁流变液的薄壁零件铣削技术研究

针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液（MRF）的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。     

空间统计方法在自由曲面加工误差分解中的应用

为了便于对自由曲面的加工误差进行分析,应用空间统计方法分析加工误差数据,将构成加工误差的系统误差和随机误差这两部分分解出来。该方法首先对加工误差进行空间统计分析,判断加工误差的空间自相关性,然后构造基于B样条曲面的确定性曲面回归模型,计算各个测点的残差后对该回归模型进行充分性分析,将服从空间独立分布的残差作为分解后的随机误差,进而得到系统误差。针对一个自由曲面进行仿真验证。结果表明,该误差分解方法精确、有效。再对上述自由曲面进行数控加工,并获得该工艺系统的系统误差,根据该系统误差进行补偿加工,显著提高了零件的加工精度。