基于实际切齿方法的螺旋锥齿轮建模与实体设计

基于螺旋锥齿轮副中大轮采用的半滚切法加工原理,提出一种螺旋锥齿轮建模方法,推导出内、外齿顶线方程。应用MATLAB求解齿顶线方程,将结果导入SolidWorks软件生成曲线,基于扫描切除特征得到螺旋齿面,建立了螺旋锥齿轮的三维实体模型。最后通过具体实例说明了实体设计过程。     

螺旋锥齿轮技术的历史、现状和展望

螺旋锥齿轮作为高速重载高精度机械传动的基础部件,它的理论研究、技术创新是一个国家制造业发展水平的重要标志。论文简要评述了这一重要工业技术一百多年来的发展历史,介绍了近几年这一技术的发展状况,概述了螺旋锥齿轮在设计、加工、检测、修形及机床设计等各方面的基本思想,指出了今后这一技术领域可能的几个发展方向。     

一种面向固定配平型弹头的螺旋机动控制方法

针对固定配平型弹头过载方向可控但过载大小不可控因而无法同时实现螺旋机动所需纵向/侧向过载的问题,提出一种适用于固定配平型弹头单通道变质心滚转控制模式的螺旋机动控制方法。首先,建立了可直观描述螺旋锥角、螺旋角速度等螺旋机动运动特性的弹目相对运动关系方程。然后,基于螺旋锥角、螺旋运动角速度等螺旋运动状态与弹目视线角速率关系,合理设计螺旋机动指令,保证螺旋机动末端弹目视线角速度收敛到零。最后,采用反演法实现弹头质点运动与滚转姿态运动的制导控制一体化设计,通过一维变质心控制滚转姿态调整法向过载方向,使得过载分量能够控制弹头速度矢量与视线的夹角跟踪设计的螺旋运动锥角指令,而剩余过载分量产生大小不可控但旋转方向不变的螺旋运动角速度,实现螺旋机动弹道的运动特性。数学仿真表明,本文提出的螺旋机动控制方法可实现滚转单通道控制固定配平型弹头的螺旋机动,设计思路直观简单,便于工程应用。     

纤维缠绕圆环压力容器设计分析

基于网格理论,得到了纤维缠绕圆环压力容器在内压作用下的平衡方程。求解方程,得均衡缠绕角和纤维厚度都是平行圆半径R的减函数,即圆环外缘最小;纤维应力是R的增函数,即圆环外缘最大。利用最大应力强度准则,得到了单一螺旋缠绕及螺旋加环向缠绕圆环压力容器爆破压强的计算式。为了使计算的爆破压强与实际结果相符合,纤维发挥强度的选取必须由模拟试验确定。     

中间轴齿轮轴向力分析

通过对常见齿轮传动的受力分析,总结齿轮传动受力关键是轴向力。通过对两级展开式斜齿圆柱齿轮传动典型实例轴向力的分析,得出如下结论:中间轴两齿轮旋向一般应相同,以便其轴向力彼此抵消一部分。这将减轻轴承、轴、箱体的轴向载荷,延长其使用寿命;还将为同类齿轮的设计、安装提供参考;甚至可推广到含蜗杆-斜齿圆柱齿轮的多级传动。即使主动轮旋向或转向改变,此结论仍成立,但也有特例,如:中间轴含直齿锥齿轮或为主动轴。     

固体火箭发动机喷管两相流动计算

采用MacCormark格式与特征线法联合的方法求解了固体火箭发动机喷管两相流场。在跨音速段,气相控制方程用基于MacCormark格式的时间相关法求解,粒子方程采用跟踪粒子轨迹的特征线法求解;在超音速段,气相控制方程用MacCormark两步显格式空间步进求解,粒子方程仍采用跟踪粒子轨迹的特征线法求解,两相充分偶合。在控制方程中考虑了三氧化二铝颗粒的相变。最后对JPL喷管进行了计算,并讨论了不同质量分数对流场的影响。     

螺旋离心泵的汽蚀性能研究

以150×100LN-32型螺旋离心泵为研究对象,对其汽蚀方程、汽蚀条件和控制方程进行了分析。采用CFD软件Fluent,选用标准k-ε模型,对螺旋离心泵的汽蚀过程进行了模拟,找出了最容易发生汽蚀的部位。从泵汽蚀基本方程式出发,通过对螺旋离心泵的结构和汽蚀结果进行分析,指出其汽蚀部位最容易发生汽蚀的原因和其具有低的必须净正抽吸压头,即抗蚀性。     

超高速撞击中靶后碎片云的内外边界方程研究

研究超高速撞击防护靶形成的碎片云的形状模型对航天器防护结构设计具有重要意义。文章用数值仿真的方法研究靶后碎片云的内外边界模型:将碎片云根据其材料来源分为靶板碎片云和弹丸碎片云,分别根据各碎片云的分布特点建立碎片云形状的内外边界方程;在双纽线边界方程的基础上,修正为由双纽线方程和圆弧方程组成的边界方程。对比整体碎片云的适用率表明,由双纽线方程和圆弧方程组成的边界方程比单一的双纽线边界方程描述碎片云实际分布更为贴合。     

一种三自由度并联机器人运动性能分析

本文提出了一种新型具有相同分支的三自由度并联机构,每个分支包含一个4R复合铰链,利用螺旋理论计算了该并联机构的自由度,建立了运动学模型。基于动平台与固定平台之间的矢量方程关系,推导出该机器人的运动学方程,得到了机构的正反解。对于机构的工作空间进行了分析,得到了机构的各参数与工作空间的关系,为少自由度并联机器人的控制奠定了基础。     

圆环压力容器均衡缠绕线型设计及稳定性分析

基于网络理论,得到了纤维单螺旋、螺旋加环向均衡型缠绕圆环压力容器的线型方程。应用微分几何理论,给出了同时满足均衡型和稳定缠绕双重条件的线型滑移系数、相对弯曲半径以及两向纤维层厚度比之间的关系。计算结果表明,单螺旋缠绕方式和较大的相对弯曲半径均能提高均衡缠绕线型的稳定性;对于通常研制的圆环压力容器,纤维材料和芯模间的摩擦系数达到0.2~0.3以上,即可实现均衡型缠绕。所提出的环壳均衡缠绕线型和轨迹稳定判别方法,对指导此类产品的缠绕具有重要意义。     

基于Solid-Works的齿轮参数化设计

由于Solid-Works2003及以前版本的软件，其标准件图库中没有绘制各种齿轮的功能，本文介绍了在Solid-Works中实现参数化齿轮三维造型的一种方法，应用此方法可以在Solid-Works环境下完成齿轮的参数化三维绘制。     

基于Solid-Works的齿轮参数化设计

由于Solid-Works2003及以前版本的软件,其标准件图库中没有绘制各种齿轮的功能,本文介绍了在Solid-Works中实现参数化齿轮三维造型的一种方法,应用此方法可以在Solid-Works环境下完成齿轮的参数化三维绘制.     

基于SolidWorks的齿轮实体设计

结合计算机辅助设计/制造的需要,基于SolidWorks软件平台,对渐开线齿轮的三维造型方法进行了探讨,提出了在SolidWorks环境下实现参数化齿轮实体设计的四种方法。这些方法扩充了SolidWorks在齿轮方面的应用,提高了齿轮的设计效率。     

航天器开关类机构可靠性验证试验方法

航天器开关类机构的主要作用就是把机械运动行程转换为电信号,从而为航天员或地面飞行控制指挥中心提供航天器的部分状态信息。文章论述了航天器开关类机构＂多次动作进行通断状态转换＂的产品特征,确定了以开关类机构的寿命作为可靠性特征量,提出了开关类机构的可靠性验证试验方法,包括试验方法选择、试验件状态及试验条件的确定、试验程序、...     

着陆姿态不确定下的着陆器缓冲机构优化设计

以某型着陆器为研究对象，建立其软着陆过程的动力学仿真模型，并结合Monte Carlo法研究不确定着陆姿态下的某型软着陆性能。然后，分析着陆器的软着陆性能与其缓冲机构构型参数之间的相关关系，并基于实验设计方法与动力学仿真模型得到样本点，建立以着陆器缓冲机构构型参数和着陆姿态参数为输入、软着陆性能指标值为输出的响应面模型。最后，基于响应面模型，考虑着陆器姿态的不确定性，运用结合第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)和多岛遗传算法(MIGA)的分级优化方法实现了着陆器缓冲机构的优化计算，得到了最佳缓冲机构构型参数。通过仿真模型校验，优化后着陆器的抗翻倒能力与底面抗损坏能力分别提升了3.546%和 5.140% 。     

基于对数螺旋线的非开普勒轨道设计

基于形状的方法为非开普勒轨道设计提供了一种全新的研究思路。在假定轨道形状为对数螺旋线的前提下设计了拦截轨道。首先通过无量纲化处理方法推导出了对数螺旋线轨道的地心距、极角随时间的变化率与轨道设计参数q的关系式;其次结合运动方程,得到了飞行器沿对数螺旋线轨道运行时需要施加的推力加速度;接着分别针对初始轨道是圆和椭圆的情况进行机动轨道设计。给出了轨道设计的仿真算例和相关分析,结果表明对数螺旋线适宜于拦截轨道设计;当初始轨道为大偏心率椭圆时,采用此方法设计轨道,在一定相角范围内开始机动,可使飞行器运行时间短,且燃料消耗少。     

大型空间机械臂关节动力学建模与分析研究

关节是空间机械臂的核心部件,是保证空间机械臂安全、平稳运行的关键。为全面反映大型空间机械臂关节的动力学特性并从细节之处优化关节设计,利用集中参数法建立了综合考虑轮齿柔性、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合误差等非线性因素的细化关节动力学模型。模型中采用一种基于tanh的连续函数对传统分段线性间隙函数进行近似,从而降低了模型的求解难度。研究了各级齿轮精度、关节转速和负载对关节动力学特性的影响。仿真结果表明,三级齿轮的精度变化会影响关节转速波动的振幅并分别影响高、中、低频特性;转速的增加将提高振动频率和幅值;力矩负载的增大会使关节转速波动幅值显著增大,且在满载时,所有的高阶频率都得到明显激励;惯性负载的增大会减小转速波动,并将能量集中在中频上。