弧齿锥齿轮数控展成及直接插补算法

分析了弧齿锥齿轮数控加工中产形轮和工件齿轮之间的展成运动,建立了弧齿锥齿轮齿面的数学模型.提出了弧齿锥齿轮数控加工的直接插补算法,确定了铣齿刀盘中心运动和工件齿轮旋转运动之间的关系.将该算法应用于自主研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机中,实现了对弧齿锥齿轮的切齿加工.最后通过实例对该数学模型和插补算法进行了说明和验证.     

NURBS曲面上的曲线精确表达

给出一种用显式方程精确表示NURBS曲面上曲线的方法,利用该方法NURBS曲面上曲线仍然用NURBS形式来表示,此外,可用显式公式来计算该曲线的控制顶点、权因子和节点矢量.基本思想是:运用代数基本定理避免通常B样条基函数复合所采用的极形式(Polar form)以及非常烦琐复杂的开花(Blossom)运算,把B样条基函数的复合、乘积运算转化为求解线性方程组.通过实例验证了该方法的有效性,可用于CAD/CAM领域中的曲面求交、剪裁以及数控加工刀轨生成等.     

一种齿轮参数化建模方法及其精度分析

基于齿轮的精确建模对数值仿真精度的巨大影响,采用APDL-MALTAB的参数化建模编程技术,通过对齿廓曲线的精确推导,建立了比较精确的齿轮模型。从齿根最大弯曲应力和齿面变形两个方面对所建模型进行数值仿真,通过对照经验公式的计算结果,模型的精度得到了有效的验证。该建模方法为在有限元数值仿真中精确建立具有复杂曲面的几何模型提供了一种较好的思路,同时也对数值仿真精度的提高具有一定的意义。     

微细切削加工技术研究

介绍了一种用于微细零件加工的加工系统,该系统最小数控运动分辨率为1um,能利用CAD/CAM技术实现三维复杂曲面微细零件的数控加工.在对直径为5mm,表面高底差为1mm的复杂曲面进行切削加工实验,加工后得到的表面粗糙度为Rz0.082um.     

复杂曲面微细切削加工技术

介绍一种用于微细零件加工的加工系统,该系统最小数控运动分辨率为1um,能利用CAD／CAM技术实现三维复杂曲面微细零件的数控加工。在对直径为5mm,表面高底差为1mm的复杂曲面进行切削加工实验,加工后得到的表面粗糙度为Rz0．082um。     

基于特征和约束的飞机反求建模

提出了基于特征和约束的飞机外形争结构件反求建模方法.针对飞机测量数据,运用内存映射和栅格划分技术进行预处理,在此基础上实现了针对大规模测量数据的平滑、修复、多视拼合及区域划分算法.根据飞机外形特点,综合运用分片连续样条曲面、裁剪曲面、规则曲面和直纹面拟合方法求取全机外形,采用曲面变形技术修改外形以满足必要的工裳约束,提出了基于曲面、实体特征分解的飞机结构件反求方法;设计了凸块、型腔等基本特征识别和参数提取算法,以及反求平面轮廓线和辅助参数重建拉伸、旋转、扫掠等复杂轮廓特征的算法.对于二次曲面,识别曲面类型及约束,然后基于约束重建了曲面整体.对于飞机外形相关的结构件,当贴合面较窄、外形线接近于直线时,采用直纹面逼近,否则由蒙皮曲面等距间接求取.最后,各重建特征通过裁剪、缝合、特征融合等操作得到最终实体模型.     

混沌遗传组合算法在复杂曲面零件加工定位中的应用

针对复杂曲面零件加工时难以精确定位的问题,利用数控机床对毛坯测量,然后将测量值和CAD模型理论值进行匹配计算,从而将标准零件模型嵌入到毛坯中,实现工件的定位.对于求解转换矩阵这一非线性问题,设计了混沌遗传组合算法,该算法可有效减小遗传算法陷入早熟的概率,有助于搜索到全局最优解.最后通过试验证明该算法可实现对转换矩阵的求解,将理论模型嵌入到零件毛坯中,使加工余量得到优化.     

基于SolidEdge及ADAMS的牵引卷筒机构运动仿真

介绍一种新型液压牵引机卷筒机构的虚拟样机仿真方法。利用具有基于特征的建模和装配功能的CAD工具——So lidEdge建立了卷筒机构的几何模型,然后通过一种通用数据格式导入到M SC.ADAM S环境中。利用ADAM S软件进一步简化模型并建立虚拟样机。通过该联合建模方法,对牵引机卷筒机构进行动力学仿真,并对两卷筒输出的角速度和角加速度进行对比分析。与传统利用物理样机实验的方法相比,该方法更经济高效,便于产品的优化设计。     

激光焊接机器人复杂曲面加工轨迹数字孪生控制算法

针对刀具与切割位置既相联系又相区别,焊接过程及后期加工效率较低的问题,提出了激光焊接机器人复杂曲面加工轨迹数字孪生控制算法。利用测点的坐标转换矩阵,求解测量点到激光焊接机器人复杂曲面的最短距离,根据点到三角面片的距离计算原理,补偿了激光焊接机器人复杂曲面的加工误差;定义复杂曲面加工轨迹跟踪策略,利用跟踪策略系数求取复杂曲面加工轨迹跟踪的概率函数,结合高斯函数,计算复杂曲面加工轨迹跟踪策略的对数梯度,完成复杂曲面加工轨迹的跟踪。利用数字孪生技术将复杂曲面加工轨迹的坐标点导入虚拟空间,通过坐标点的映射,获取加工轨迹速度与转速的关系,结合数字孪生物理模型,实现复杂曲面加工轨迹的控制。实验结果表明,该算法在控制激光焊接机器人复杂曲面的加工轨迹时,与生成的加工轨迹更加接近,并将复杂曲面加工效率提高到90%以上。为激光焊接机器提供切实可行的焊接方案,提高复杂曲面加工轨迹控制性能。     

航空发动机圆弧型榫头型面优化设计

通过有限元计算,对比分析了圆弧型与平面型榫齿面接触应力分布规律以及对加工和装配误差的敏感性.研究结果表明:圆弧型榫齿面能够明显改善接触表面挤压应力的分布,大大降低挤压应力的峰值,从而有效提高抗微动疲劳能力.此外圆弧型榫齿型面的榫头对加工偏差、安装状态变化不敏感,具有鲁棒性特征.在上述研究结果的基础上,对圆弧型榫头型面如何进行优化设计进行了深入研究,提出了采用二维建模进行优化,在三维模型上进行验证的优化设计方法,降低了计算工作量,达到了工程化的目的,并设计出了某型发动机圆弧型榫头型面.研究结果表明该方法合理有效.     

复杂多曲面数控粗加工方法

结合开发国产化软件的实践，提出了一种复杂多曲面数控粗加工自动编程获得刀具轨迹的方法，并在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中得以实现。在自动编程中，系统将复杂多曲面当作一个整体，采用分层切削方法用一组等距平面分别与该复杂多曲面求交得到一组交线，重组交线得到在二维平面上的边界轮廓，对边界轮廓等距后找出可切削区域，然后采用行切加工方法获得曲面的刀具轨迹。这种方法实现了把复杂多曲面当作一个整体来加工的自动编程方法，使实     

裁剪NURBS组合曲面的数控加工算法研究

从工程应用角度出发，结合国产化ＣＡＤ／ＣＡＭ系统开发的需要，提出了一种裁剪ＮＵＲＢＳ组合曲面精加工平截面刀具轨迹的生成算法。在裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的生成、平面与裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的求交等几何操作算法的基础上计算刀具轨迹；并通过交线的排序和优化进行干涉检查与消除，解决了组合曲面加工编程中曲面之间存在的断开，裂缝，局部搭接现象的刀轨生成问题。     

基于ABAQUS的渐开线齿轮齿根裂纹扩展仿真

齿轮在传动过程中经常发生断裂,严重影响了齿轮的使用。本文研究了齿轮齿根裂纹扩展特性,为齿轮安全设计打下基础。通过Pro/E参数化建模建立一对啮合渐开线齿轮,加载一定载荷后通过分析得到最大应力区域、假定裂纹源头和初始裂纹方向;在应力强度因子的计算过程中,从线弹性断裂力学角度出发,应用ABAQUS软件计算得到裂纹尖端应力强度因子;根据最大周向应力法,计算了裂纹失稳后的扩展角,并在ABAQUS中分步模拟了裂纹的扩展趋势;当kI值发生突变后,裂纹迅速扩展以致轮齿断裂。     

Influence of Setting Error of Tool on Tooth Profile and Contact Point of Face Gear Drive

In order to analyze the influence of setting error of tool on both tooth profile and contact characteristic of orthogonal face gear drive,the coordinate systems with and without setting error are established.Moreover,the equations of tooth profile and contact points of face gear drive are derived by envelope principle.According to the equations,the change of tooth profile and the contact points position on face gear are analyzed.The tooth surface and contact points are obtained by numerical simulation.Results show that the tooth profile and contact characteristic of face gear drive are not sensitive to the setting error of tool.     

点接触圆柱蜗杆传动的设计原理

本文在对蜗轮副啮合原理分析的基础上,通过在共轭齿面上预先设置啮合位置,详细推导了失配齿面的几何参数和接触特性的计算公式,论述了点接触圆柱蜗杆传动的设计原理。应用本文的原理,采用优化综合的方法,可以使圆柱蜗杆传动直接实现点接触和完全互换,并具有良好的接触特性,使对误差的敏感性降低,缩短装配中的辅助时间,且传动质量得到改善。     

基于ANSYS的齿根应力和齿面变形的合理分析

根据齿轮啮合原理,准确求出复杂的齿廓曲线;采用MATALB—APDL混合建模方法,创建精确的齿轮有限元模型。在不同网格密度等级下,分别对齿轮的齿面变形、齿根应力分布进行分析。对照经验公式的计算结果,得出如下结论：在齿轮数值模拟中,由于有限元软件计算中舍入误差的存在,网格划分合理与否将直接影响仿真程度的高低;网格密度等级对齿面最大变形的仿真结果有较大影响,而对齿根应力影响甚微。     

平面超椭圆曲线的二次NURBS逼近

基于超椭圆曲线的基本性质、方程及其图形表示,研究了超椭圆曲线指数s和欲逼近的二次NURBS曲线权重系数w之间的对应关系,给出了超椭圆曲线的一种高精确的二次NURBS逼近方法,避免了因超椭圆曲线取点误差而可能产生的对生成曲面的影响,也大大缩减了计算量。文中给出了超椭圆曲线的二次NURBS逼近效果图,探讨了将此方法用于飞机机身曲面外形设计的相关步骤。     

弹流润滑对齿轮接触疲劳寿命影响研究

现有齿轮传动接触疲劳强度校核主要以干接触下最大赫兹应力为指标,而齿轮往往是在润滑条件下工作,且受时变次表面应力场的作用。本文结合齿轮几何学、运动学参数及润滑特性,考虑接触曲率半径、卷吸速度、齿间啮合力等时变量,建立齿轮弹流润滑接触分析模型;利用DC-FFT算法求解次表面应力场,结合临界平面疲劳准则,研究齿轮接触过程中的疲劳寿命和裂纹萌生机理,讨论工况变化对疲劳寿命影响规律。结果表明：弹流润滑条件下齿轮疲劳寿命相对于赫兹干接触有明显提升,这是由于齿面压力变化导致的次表面应力场变化改变了临界平面角,使等效疲劳参数减小,齿轮接触疲劳寿命增加;输入扭矩的增加将大幅降低疲劳寿命,二者变化呈现非线性关系,且会使裂纹萌生位置远离齿面,在等温牛顿流体情况下,转速变化对疲劳寿命的影响相对较小。