高速旋转卡盘及工件刚度对动态夹紧力的影响

为解决高速车削对工件夹紧系统要求越来越高的问题,采用理论分析、有限元计算和实验研究相结合的方法定量分析了高速旋转卡盘和工件刚度对动态夹紧力的影响规律。研究表明:并非100%的卡爪离心力转化为卡盘的动态夹紧力损失,工件刚度越低,动态夹紧力损失越小。卡盘通过其径向刚度和弯曲刚度综合影响动态夹紧力变化,高的卡盘单元径向刚度对降低动态夹紧力损失有利;在工件刚度较大时,采用较低的卡盘弯曲刚度有助于降低动态夹紧力损失。该文的计算模型具有较高的精度,对提高高速车削过程的安全性并充分发挥卡盘的高速潜能以及高速卡盘的优化设计与应用具有重要意义。     

高速旋转卡盘及工件刚度对动态夹紧力的影响

为解决高速车削对工件夹紧系统要求越来越高的问题,采用理论分析、有限元计算和实验研究相结合的方法定量分析了高速旋转卡盘和工件刚度对动态夹紧力的影响规律。研究表明:并非100%的卡爪离心力转化为卡盘的动态夹紧力损失,工件刚度越低,动态夹紧力损失越小。卡盘通过其径向刚度和弯曲刚度综合影响动态夹紧力变化,高的卡盘单元径向刚度对降低动态夹紧力损失有利;在较大工件刚度时,采用较低的卡盘弯曲刚度有助于降低动态夹紧力损失。该文的计算模型具有较高的精度,对提高高速车削过程安全性并充分发挥卡盘的高速潜能以及高速卡盘的优化设计与应用具有重要意义。     

高速旋转动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法

针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因素的影响,动态夹紧力的测量实验验证了该方法的有效性.基于该有限元计算方法,研究卡盘的使用参数、主要相对运动接触面间的摩擦系数、卡爪材料等对动态夹紧力的影响规律,为动力卡盘的优化设计提供技术支持.     

浮动式动力卡盘静态夹持特性分析

通过建立夹紧效率和夹持补正量的数学模型,对浮动式动力卡盘的静态夹持特性进行研究。研究结果表明:卡盘的夹紧效率不仅直接影响力传递系数,而且影响静态夹紧力的稳定性;夹紧效率越高的结构,由于润滑环境恶化而造成的静态夹紧力损失越小;浮动式动力卡盘在工作时,所夹持的工件的直径越小,卡盘的夹紧效率越低;浮动式动力卡盘的夹持补正量与杠杆传动比、浮动套和导套之间的配合间隙成正比,比例系数是浮动套的楔角和杠杆两臂的夹角的函数;通过建立浮动式动力卡盘的运动传递系数和夹持补正量之间数学关系,对浮动式卡盘的夹紧和补偿2个功能进行综合,实现浮动式卡盘的优化设计。     

汽车轮毂柔性夹具的径向动态夹持刚度研究

设计了一种可以在无须人为更换零部件的情况下实现对直径为43.18～50.8 cm轮毂进行可靠装夹的汽车轮毂柔性夹具．对所设计的夹具结构在工作过程中的受力情况进行了分析,确定了夹具最大径向位移与刀具切削要素之间的函数关系,建立了夹具径向动态夹持刚度理论模型．采用有限元数值模拟的方法对夹具的径向夹持刚度特性进行了分析．结果表明：夹紧力的大小对轮毂夹具径向动态夹持刚度没有影响,轮毂夹具的径向动态夹持刚度不仅取决于弧形夹爪的刚度大小,而且与轮毂毛坯的几何尺寸有关．本夹具中的六弧形夹爪设计对夹具的径向夹持刚度可以起到较好的积极作用,能够有效提高夹具结构的稳定性．     

机械手夹持接触力及力封闭分析

为合理确定机械手稳定夹持时的夹紧力,采用弹性线接触理论计算在工件上施加预紧力后机械手V型体与工件之间的接触压力,并分析手指处于不同工况位置时接触压力的变化,在此基础上计算不同工况位置时指端两v型体的夹紧力.以力螺旋理论为基础,建立手指与工件的接触模型,应用力封闭原理分析稳定夹持时接触压力与工件外力之间的关系,提出手指夹持工件时的稳定性判定方法,并针对实例计算接触力及夹紧力.研究结果表明:该方法可以用于准确计算V型体的夹紧力,并进行力封闭性判别,能够为机械手结构设计及其控制系统设计提供可靠的参数值.     

楔式动力卡盘静态夹持精度建模与综合

为了提高液压动力卡盘的设计及制造精度,基于小位移旋量的方法,考虑4个精度指标及9项一致性的因素后,采用多体理论建立了楔式动力卡盘的静态夹持精度模型.基于该模型,采用蒙特卡罗方法对批量生产条件下的卡盘的静态夹持精度、单个卡盘的重复静态夹持精度,以及高爪配车后的定心精度进行了分析,定量地阐述了各因素对卡盘静态夹持精度的影响程度,进而针对线性化处理后的精度模型,以成本最小化为目标函数,提出了使用遗传算法进行精度综合的方法.研究表明,对于型号为KT55200的卡盘,当楔心套和盘体的配合间隙控制在10μm以内时,高爪配车才能有效提高卡盘的重复定心精度,通过一致性控制向量寻优进行精度综合,可降低19％的生产成本.     

空间重复锥杆卡爪式连接分离机构设计与分析

为满足航空宇航领域中对可重复连接分离技术的需求，提出了一种小型轻量化、有容差、高承载和高刚度的空间重复锥杆卡爪式连接分离机构. 采用ANSYS Workbench软件对空间重复连接分离机构进行静力学仿真校核其高承载能力，采用ADAMS软件建立该机构的运动学模型并验证其运动可行性. 基于等效弹簧接触模型建立了空间重复锥杆卡爪式连接分离机构的连接刚度显示表达式，利用ANSYS Workbench软件分析在无预紧力条件下和仅有预紧力条件下的刚度，并进行线性函数拟合. 结合线性规划方法，优化了预紧力使刚度和承载能力同时最大化. 最后，研制原理样机，开展10次以上重复连接与分离实验，证明了该设计的有效性. 通过研制重复锥杆卡爪式连接分离机构，为其在飞行器交会对接、卫星在轨服务、天线重复展开和大型宇航结构在轨构造等工程应用领域提供技术支撑.      

发动机配气机构凸轮-从动件接触应力分析

配气机构中凸轮与从动件是一对重要的摩擦副,较易出现磨损、擦伤、劈裂等破坏。针对凸轮与从动件之间容易产生破坏的情况,通过改变气门弹簧的预紧力与刚度,以降低凸轮与从动件之间的接触应力,减少凸轮从动件间的接触破坏。利用AVL EXCITE Timing Drive建立某发动机配气机构单阀系动力学模型,对不同转速下的模型进行动力学分析。在Design Explorer中进行拉丁超立方试验设计,再通过Nelder-Mead算法对得到的试验数组进行优化,得出最佳的接触应力、弹簧预紧力与刚度的组合。试验与优化过程中,通过设置接触损失角和气门落座速度两个约束条件对优化结果进行约束,以防止弹簧预紧力与刚度的变化对机构整体的影响。优化得到的弹簧预紧力与刚度使得不同转速下最大接触应力均有所降低,且未出现飞脱现象。     

螺旋立铣刀正交车铣轴类零件切削力建模分析

针对螺旋立铣刀无偏心或下偏心正交车铣轴类零件,研究了立铣刀圆周刃切除工件的切屑几何形状和切入切出角,沿铣刀轴向划分若干个微元体,对每个微元体建立瞬时切削力计算公式,并求积分得到瞬时正交车铣切削力预测模型,仿真分析正交车铣切削力.在车铣复合加工中心进行无偏心正交车铣切削力实验,将仿真结果和实验结果进行对比,验证了切削力预测模型的正确性.     

大型薄壁件多点定位的初始布局优化算法研究

为了抑制大型薄壁件加工过程中传统"N-2-1"定位原理的支承/定位能力局部失效的现象,以满足工件夹紧力和外形定位精度为目标,并基于支承/定位资源约束,提出了跟随加工区域布置定位点的"X-2-1"多点支承/定位方法,该方法不仅能保证工件加工过程中的夹持可靠性,而且能实现对工件不同加工区域定位误差有针对性的重点防控。实验结果表明:使用该方法计算得到的工件最大定位误差小于0.2mm,远远优于传统均布支承/定位点在相同实验条件下实验件0.8mm的最大定位误差,从而抑制了工件外形定位误差对加工质量的扰动。提出的支承/定位点初始布局方案可为进一步的全局优化,并以此控制工件加工变形、提高工艺系统刚度,最终改善加工质量奠定基础。     

精密主轴预加负荷浅析

<正>0引言精密高速主轴主要采用角接触型轴承,角接触型轴承在使用时必须对其施加合适的预加负荷,来消除轴承间隙,补偿磨损和热伸长引起的轴向间隙。如果预加负荷过低,主轴的旋转精度低、刚度差,易发热和产生振动、噪声,甚至无法正常运转。预加负荷过高,不但刚度增加不了,而且由于轴承的磨损力矩增大,容易发热,直接导致轴承的寿命降低。因此选择合适的预加负荷是十分重要的。     

板带轧制过程考虑滑动与粘着摩擦的轧制力模型

将轧制变形区分为滑动摩擦区和粘着摩擦区,得到适用于带钢热轧过程的改进卡尔曼(KARMAN)微分方程,给出轧制力数值计算公式。结合变形区入口与出口的边界条件,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)法交替求解前滑区与后滑区的单位压力分布,2个接触弧角相交处就是中性点,通过对单位压力与摩擦应力进行数值积分得到轧件的轧制力,再根据希齐柯克(Hitchcock)公式迭代计算多次得到最终轧制力。最后,分析新型轧制力模型应用于热连轧机组面临的问题,给出热轧过程摩擦因数对单位压力分布与轧制力的影响规律,并通过布伦特(Brent)方法实现对热轧过程摩擦因数的软测量,指出摩擦因数在1个轧制周期内的演变规律,为热连轧过程摩擦因素在线模型的建立与新型数值轧制力模型的在线应用提供参考。     

柴油机配气机构对齿轮室盖噪声影响

采用近场声强法研究了某农用四缸柴油机齿轮室盖噪声。通过试验分离了配气机构引起的齿轮室盖表面辐射噪声,计算出配气机构噪声对齿轮室盖噪声的贡献值。通过模态试验和声强试验,揭示了齿轮室盖噪声辐射区域的分布规律及其产生的原因。研究结果表明:配气机构在低转速下产生较大的噪声,随着转速上升,由配气机构产生的噪声趋于稳定。配气机构零件间的冲击激励力引起了齿轮室盖的固有频率振动,从而在特定的频率下产生较高的噪声辐射。燃油泵盖板处刚度较差,是主要的噪声辐射区。     

正交网格下配风对四角切圆锅炉燃烧效率影响的数值模拟

在正交网格下考察了不同燃烧器布置方式对DG420／13．7-Ⅱ2型四角切圆锅炉空气动力场模拟的差异,对比试验结果表明,将燃烧器分为两半布置在四角处的两面壁面上是较为合适的布置方式．还开展了配风对该型锅炉和SG420／13．7-M419型锅炉燃烧效率影响的数值模拟和试验研究,计算的煤粉燃尽率与试验值比较符合,配风对两种型号锅炉燃烧效率的影响规律是一致的．研究结果表明,正宝塔配风可增加煤粉燃尽率,有利于提高锅炉燃烧效率;倒宝塔配风会显著降低煤粉燃尽率,降低锅炉燃烧效率;而均匀配风和缩腰配风则处于两者之间．     

浅析拉深中的润滑

在拉深加工中,由于变形力,压料力、摩擦力都较大,制件常出现破裂、起皱、擦伤等质量问题,为了减少上述质量问题,提高成形极限,常采用许多措施。润滑就是其中一种常见的方法。1润滑的目的拉深中使用润滑油的目的,是为了在模具和坯料之间形成一层牢固的低摩擦的润滑膜,以防止两者直接接触;同时,降低其摩擦力,尽可能的减少因摩擦而造成的不良影响。具体地讲,就是抑制工件破裂,提高成形极限;同时减少因烧结、卡咬而产生擦伤和起皱等质量不好的情况发生,以提高拉深产品质量。此外,从模具角度考虑,抑制卡咬和磨损,也就延长了模具的寿命。2润滑油的…     

铝合金薄壁铸件壳体机加工工艺研究

铝合金薄壁铸件壳体在航空、航天等领域有着广泛的应用,其加工性能好,但结构复杂、硬度低、刚性差、加工时易变形、加工质量难以控制,因此铝合金薄壁壳体的加工一直是机械加工的一个难点。为解决这些问题,首先对残余应力、刀具角度、工件装夹、零件材料这些影响其变形的主要因素进行简要说明和分析;然后针对这些变形因素,提出加工工艺要求。主要包括:对加工刀具及其轨迹进行优化,以提高加工效率改善加工质量,选则合适的刀具材料,增大刀具前角、后角,减少切削时刀具与工件之间产生的摩擦力及切削应力;利用辅助设施、分序过程的间隙进行应力适放以减少加工过程造成的变形;卡具的优化,与零件面接触、受力均匀、避免变形;精车三要素切削深度、速度、走刀量的限定。采用以上工艺加工,可有效减少铝合金薄壁壳体变形,从而满足设计要求。     

在役拉索索力识别的静力平衡法

为了实现操作性强、精度高的在役拉索索力识别,考虑拉索的预应力刚化效应和静力平衡原理,提出了一种基于静态测试手段的在役拉索索力识别方法.通过对索力识别过程及其关键技术的分析,提出了内衬采用软金属的复合索夹型式,并采用显式非线性动态分析法分析了索夹与拉索之间的接触变形演化规律,研究了摩擦力随夹紧力的变化规律,从理论上阐明了该方法的科学性和可行性.因索力的获得只与施力点位移和施力大小有关.避免了常用索力测定方法测量精度受拉索边界条件及材料参数取值影响较大的问题,为柔性拉索的索力识别提供了一种新的思路.     

考虑齿顶修缘的斜齿轮传动振动响应分析

渐开线斜齿轮进行适当修形后,可以有效地改善其啮合性能,降低噪音和延长齿轮的使用寿命。利用建立未修缘以及含不同齿廓修缘量的斜齿轮有限元模型,通过轮齿承载接触分析得到不同修缘量斜齿轮的静态传递误差和啮合刚度;在考虑齿顶修缘影响的基础上,建立了具有12个自由度的平行轴系斜齿轮转子系统动力学模型,将得到的时变啮合刚度应用于系统动力学模型中,研究不同修缘量对斜齿轮传动振动响应的影响规律。研究结果表明:在一定范围内,随着修缘量的增加,斜齿轮系统的径向振动和啮合力幅值明显降低,但当修缘量达到21μm后其幅值有增大趋势。研究结果对确定斜齿轮的最优修形量和分析修形斜齿轮的振动特性具有重要意义。     

高速铁路门式墩-桥梁-轨道系统地震响应特征

为研究地震作用下门式墩结构对梁轨系统受力特性的影响,以合福线高速铁路某门式墩上3跨32 m简支梁桥为例,采用经验证的梁轨接触模拟方法,建立门式墩-桥梁-轨道系统精细化动力仿真模型。研究在多维地震作用下门式墩上简支梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨节点连接方式、横梁刚度等关键设计参数对系统受力特性的影响规律。研究结果表明：采用门式墩结构后,结构体系刚度相对较小,系统自振频率降低;在地震作用下,采用门式墩结构的简支梁桥上钢轨纵向应力包络线呈菱形分布,其应力峰值均发生于墩、台及桥梁跨中附近;与普通墩相比,门式墩立柱底最大纵向剪力明显增大,钢轨节点的横向位移减小;水平地震激励角对门式墩系统受力、变形影响较大,在分析过程中需要加以考虑;在竖向地震作用时,钢轨及门式墩墩顶的竖向挠曲随着门式墩梁柱节点刚度的增大略减小;鉴于刚性节点可能导致结构延性降低、残余应力增大等,建议门式墩梁柱节点采用半刚性连接。