加工高扭矩抛物线同步带轮滚刀齿形的研究

提出了高扭矩抛物线齿同步带轮滚刀齿形的设计方法。研究了不同刀具齿形加工不同齿数带轮时,在带轮齿廓上形成误差分布规律,以及最大齿形误差随齿数的变化规律; 并研究了齿形误差在带与带轮啮合传动中的影响,为工程上合理选取刀具齿形,降低带轮齿形误差,提高可加工的带轮齿数范围,提供了理论依据。     

直接基于修形曲线的齿廓NC修形方法

根据NC运动任意可控的特点 ,提出了以样条曲线方式 ,将各种齿廓修形曲线作归一化处理 ,作为CNC的轮齿修形模型 ;并直接基于该模型 ,推导出了使用标准滚刀对轮齿进行修形的计算公式 .该方法具有一定的通用性 ,计算也较简便 ,仿真结果表明该方法具有可行性     

凸角型滚刀滚切齿形计算与有摩擦弯曲强度分析

基于展成加工原理,采用坐标变换法推导出Ⅰ型带凸角磨前滚刀各切削刃在被加工齿轮上生成的共轭曲线:按平面曲线合成方法对共轭曲线进行离散、压缩、连接与合成,得到加工后的准确齿形.基于APDL与MATLAB混合编程技术,精确地实现凸角型磨前滚刀切制的复杂齿形有限元几何建模,进而探讨了齿面摩擦力对齿轮弯曲强度与轮齿变形的影响.研究表明:实际齿轮承载能力精确计算中,摩擦力对轮齿强度的影响一般不应忽略.准确的齿形计算、建模与分析,对于复杂齿轮的强度分析和齿廓优化具有积极的意义.     

链轮新齿形的研究——大圆弧渐开线齿形

本文提出的链轮新齿形,系用直线刃替代圆弧刃作为链轮滚刀的原始齿廓,从而获得大圆弧渐开线齿形,简化刀具的设计与制造。本文根据齿廓啮合理论推导出直线刃刀具滚切链轮的轮齿齿廓方程式,应用电子计算机计算与绘制出不同齿数不同节距的链轮轮齿图谱。结果表明,新齿形既保证了链传动的啮合要求,又有较好的运动学和动力学性能。本文提供了滚刀原始齿廓基本参数。文章指出,为保证不同传动性能要求的齿廓开度,可通过滚切圆直径予以调整。文中提供不同齿数不同节距的链轮滚切时所需的滚切圆直径线图,可供制造厂使用。最后指出,对于一般工厂的单件小批量生产,可利用飞刀加工。     

盘形滚刀破岩效能理论分析

盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通过对比外倾安装和正安装盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,应用塑性理论证明了外倾安装盘形滚刀比正安装盘形滚刀的破岩比能低.以某实际TBM工程为例,发现,就单把盘形滚刀而言,外倾安装的盘形滚刀比正安装盘形滚刀破岩比能最高可降低11%以上,最低也可降低2.3%;还发现盘形滚刀轨迹圆半径越小,采用外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量越大;盘形滚刀半径越大,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大;盘形滚刀切深越小,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大.此结论将为盘形滚刀的设计和应用提供有价值的参考.     

滚刀载荷监测及刀盘载荷分布规律实验研究

为了获取滚刀载荷、建立刀盘载荷分布规律,为岩石隧道掘进机（TBM）高效掘进参数控制提供指导,通过分析单刃滚刀和中心双联滚刀结构形式,开发了滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器,研发了适用于TBM掘进模态综合实验平台的滚刀载荷监测系统;通过开展不同贯入度、不同刀间距及不同滚刀布置方式的多滚刀回转式破岩实验,基于实验结果建立了滚刀载荷分布规律,实验结果表明：滚刀载荷在空间域上随安装半径的增大而增大,临空面的产生和滚刀立体布置有利于滚刀破岩,贯入度与滚刀载荷呈幂函数关系。研究结果可为TBM刀盘设计和掘进参数的控制提供了参考依据。     

滚刀径向整体铲磨砂轮精确计算

中等模数以下滚刀齿形的全齿面以及齿顶和齿底圆弧要求一次铲磨形成,铲磨砂轮截形需要精确计算.分析滚刀径向铲磨运动,以整体精确铲磨出滚刀设计齿形为目标,依据齿面啮合原理,建立滚刀铲磨砂轮廓形的数学模型.再由砂轮截面廓形及铲磨时砂轮与滚刀的啮合条件,建立滚刀实际铲背曲面模型,并给出滚刀重磨后齿形与理想齿形的偏差计算方法.对一种直槽零前角剃前滚刀、一种螺旋槽零前角圆弧滚刀进行铲背砂轮截形及滚刀重磨误差计算,结果表明该方法精确、有效.可用于计算滚刀径向铲磨砂轮数控修整的时砂轮截形和确定滚刀铲磨工艺参数.     

基于刚体动力学-离散元耦合数值方法的复合地层盾构滚刀响应

随着盾构机制造技术的不断进步,隧道工程中使用盾构机的情况愈加普遍。滚刀作为一种优异的掘进刀具,在复合地层盾构机中普遍应用。滚刀在使用过程中处于动态滚动状态,离散多元化的岩土体将导致滚刀的动态状态呈现异常状态,从而导致滚刀和岩土体接触面间存在较大的相对滑动速率。在以往的离散元滚刀模拟中,研究者将滚刀设定为固定转速而未实现滚刀的动态滚动过程。本文使用刚体动力学（RBD）-离散元（DEM）耦合的数值模拟方法,实现了在数值模拟中的滚刀动态被动转动,进一步贴近工程实际。本文以强风化岩为破岩对象,模拟分析了不同贯入度、不同运动速度下的滚刀的动态运动过程。基于本文的初步研究分析发现：滚刀存在最优贯入度区间,低于该区间时滚刀不能进入动态转动状态,大于该区间时改善效果不明显且增大滚刀受力;滚刀启动时受到的扭矩先随滚刀运动而升高,到达某一峰值点附近后开始下降,随后在零值附近波动;滚刀启动峰值扭矩和运动速度正相关;滚刀达到峰值扭矩的时间和运动速度负相关。本文的研究手段可为相关研究者提供参考,本文的研究结果可为盾构刀盘刀具设计及盾构机的操作提供参考。     

齿轮滚刀齿形的CAD方法

本文以新的齿轮滚刀齿形设计方法为基础,实现了齿轮滚刀齿形的计算机辅助设计,使滚刀的齿形精度有较大改善,同时也是对现有滚刀CAD软件包的扩充和提高.     

刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验

采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明：刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式,改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势,刀尖接触应力较高,滚刀力较小,刀刃下方径向裂纹扩展充分,岩片多为“两侧薄、中间厚”,滚刀更容易侵入岩石,但滚刀的受力状态不好;平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势,刀尖接触应力小,岩石损失范围更小,破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片,破岩相对较难,但刀具受力状态较好;V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀,随着贯入度增加,岩石内部裂纹扩展范围加大,刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言,圆刃滚刀比能最低,破岩效率最优。     

难加工材料成形磨削烧伤研究

采用金相分析法，分析齿轮烧伤试件的表面温度分布状态，结合成形磨削齿条的模拟试验，研究成形磨削烧伤形成机理及影响因素，提出了避免成形磨削烧伤的工艺措施。研制出新的结构砂轮，应用结果表明，ＣＢＮ（立方氮化硼）断续内冷却缓磨工艺在难加工材料高效高精度成形磨削中具有广阔的应用前景。     

非圆弧激波轮推杆减速器齿形分析

根据推杆减速器的相对运动原理及法向等距线的性质，提出了一种通过内外滚子工作角关系求内齿圈齿廓或激波轮廓形的方法及普遍适用的计算公式，并给出了廓形曲率的计算公式及不发生顶切的条件，这种方法比传统的包络法简便、概念清楚。对非圆弧曲线激波轮推杆减速器的设计及廓形加工，具有重要实用的意义。     

螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的应力分析

采用有限元分析方法,模拟分析螺旋锥齿轮坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及滚轧整形4个过程中滚轧轮的应力分布。研究结果表明:在坯料咬合和分齿阶段,滚轧轮应力主要分布于齿顶位置;在连续滚轧成形阶段,滚轧轮应力由齿顶的位置逐渐扩展到齿根,并随着滚轧过程的进行逐渐增大;在整形阶段,滚轧轮与坯料的接触面积最大,滚轧轮应力主要集中在与坯料接触的两个齿,在齿顶处的接触应力较齿根处大。     

偶数齿烧结机星轮的齿形优化与特性分析

以改善烧结机运行稳定性为目的,结合台车的运动特性和工况要求,通过选取合适的运动参数,优化了偶数齿烧结机星轮的复合齿齿形,得到了齿廓曲线统一方程.根据星轮实际尺寸,分析了复合齿廓曲线的速度、加速度、位移曲线特性,讨论了新齿形的几何特性,结果表明优化后的齿廓曲线设计合理,改善了星轮与台车的啮合条件,避免了局部接触冲击,使系统运行平稳,为新型偶数齿烧结机的工业应用提供了理论基础.     

掘进机常见故障及分析

针对掘进机的常见故障问题对它们进行了分析,在机械方面,包括机体跑偏、齿轮磨损、煤岩粉尘增多,截齿产生火花、截齿失效等,其中截齿失效表现最为突出,具体表现在截齿磨损、合金脱落、合金折断、齿身弯曲、齿身折断、截齿丢失等液压方面,在系统的运作过程中,管路中的液体常会因快速换向和阀门的突然关闭而引发液压冲击,液压卡紧是另一种主要的故障表现形式,为以后进一步研究掘进机提供了帮助.     

磨齿加工工艺探讨

本文根据磨齿加工的工艺特点,讨论了磨齿加工砂轮的选择原则,分析了影响磨齿余量的因素,提出了磨后齿对磨前齿轮齿形的要求．     

多相凸轮式活齿减速器及其廓线的设计问题

本文根据机构的组成原理提出了一种新型的多相凸轮式活齿减速器,论述了这种活齿减速器的传动原理和基本特点。应用共轭齿廓的性质定理导出了主、从动轮理论廓线间的基本关系式。文末对主、从动多相凸轮的廓线设计问题作了分析。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（Ⅱ）

首次建立了双自由度运动状态下,用环面砂轮包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型,用环面刀具包络成形的蜗杆副,蜗杆的轴向齿廓为凹齿廓,蜗杆与蜗轮为瞬时双线接触,并兼备了二次包络成形和凹面齿圆柱蜗杆的特征。这种新型蜗杆传动具有良好的应用前景。     

擒纵机构参数对钟表机构的计时散布影响研究

针对某弹药定时机构计时散布大的问题,应用理论分析和计算机仿真的方法,研究了尺寸因素对计时的影响问题.在对钟表机构动力学理论分析的基础上,通过对机构进行三维建模和动力学仿真,得出了部分擒纵机构参数对钟表机构计时精度的影响.结果表明,擒纵轮齿顶圆直径与擒纵轮轴与摆轴中心距对钟表机构计时的散布影响较大.     

烧结机星轮变齿距设计与应用

通过分析带式烧结机台车的运行状态,找到其速度不均匀产生的原因,提出星轮的变齿距设计.根据台车列辊轮轮距的交替变化,确定星轮相隔布置的两类齿距和偶数齿数.将啮合原理与星轮同辊轮啮合的具体工况相结合,推导出星轮的基本齿廓曲线方程.此外台车运行时需要转弯,建立分段的星轮实际齿廓曲线,并将该分段曲线用统一方程表达.由此设计制造了双联轮齿和星轮体,并成功应用于生产现场,台车速度的不均性基本消除.