导轨副表面摩擦疲劳的实验研究

利用往复式摩擦试验机对典型的滑动导轨副试样进行摩擦疲劳实验,定量地分析了接触表面的疲劳磨损性能并获得了相关的摩擦疲劳指数。实验结果表明对于灰铁200-45号钢导轨副试样,通过硬化处理,可以使其耐磨性提高3~4倍;对表面进行边界润滑,可以使其耐磨性提高5~6倍。实验获得的HT200和淬火HT200在干摩擦和边界润滑条件下的摩擦疲劳指数分别为1.12、1.33、1.43和1.41。该研究结果可以为导轨副表面疲劳磨损的理论计算提供关键参数,并为定量地进行导轨副的摩擦学分析提供参考依据。

基于表面磨损的机床导轨副精度保持性模型

运用统计学规律对滑动导轨副在实际运行工况下的磨损特征与精度衰减进行了分析,从而建立了滑动导轨副的精度保持性模型,该模型反映了导轨副的精度保持性能与导轨副工况参数、运行参数、材料属性以及磨损状况的定量关系。利用自主研制的导轨副精度保持性实验台进行了导轨副试样的磨损精度实验,验证了理论模型的有效性。该理论模型既可以预测导轨副的精度保持寿命,也可以指导导轨副的耐磨设计及精度保持性设计。

基于盘形刀具的弧齿锥齿轮齿顶倒棱加工方法研究

为了解决弧齿锥齿轮齿顶倒棱效率低精度差的问题,提出一种采用盘形刀具进行齿顶倒棱的方法。创建包含齿顶倒棱特征的齿轮几何模型,以单个齿槽两侧棱线为扫描路径创建圆柱扫描体。以两圆柱扫描体的相交线为基础,确定倒棱加工时盘形刀具与齿轮的空间位置关系,进而计算倒棱加工参数。创建包含机床、盘形刀具和齿轮的仿真加工环境,设定多组加工参数后分别完成齿顶倒棱仿真加工。测量齿顶倒棱的形状误差数值,以形状误差最小为依据,确定加工参数的最优值。这种方法在弧齿锥齿轮铣齿机上安装盘形刀具即可实现,无需专用机床,而且相比于其他形状刀具,盘形刀具参与切削部分的长度较长,可有效提高刀具寿命。

弧齿锥齿轮齿顶倒棱锥形砂轮加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮齿顶倒棱高效加工,提出一种基于锥形砂轮的倒棱方法。建立弧齿锥齿轮和锥形砂轮的实体模型,以砂轮沿垂直于面锥方向切入最大深度为原则,采用实体接触分析方法,确定砂轮与齿轮的空间运动关系。基于空间运动关系完成倒棱仿真加工,仿真结果表明:该方法可同时加工两侧齿顶,加工效率较高且在通用五轴加工中心上即可实现。为了评价倒棱效果,提出一种倒棱效果的定量测量方法,在倒棱仿真模型上选定的多个测量位置,测量倒棱效果并与理论模型进行比较,依据比较结果可确定砂轮锥角的优化值。

螺旋锥齿轮实体建模及齿面形状评价方法研究

提出了一种基于点阵计算的螺旋锥齿轮实体建模方法,可准确描述共轭齿面和过渡曲面的形状,通过改变点阵密度,可创建齿面精度可变的齿轮实体模型。针对常用的单点评价方法随机性大的问题,提出了一种基于接触椭圆尺寸分析的共轭齿面形状精度评价方法,在齿面上选定测量点后,以圆球切入齿面形成接触椭圆。采用诱导法曲率和短程挠率公式,计算测量点两个主曲率和主方向,沿主方向测量接触椭圆半径并计算评价结果。根据评价结果调整点阵密度,从而获得齿面形状精度满足接触分析要求的齿轮实体模型。

主-从式手术机器人运动一致性分析

采用成熟的机器人误差理论建立了主-从手术机器人位姿误差模型,开发了基于MATLAB的位姿误差计算程序.采用蒙特卡罗法绘制了最大位姿误差图谱,对两种主手与三种从手机器人进行了仿真计算和运动一致性分析,给出了运动一致性条件,为进行主-从操作机器人精度设计提供了理论依据.

基于球头铣刀的弧齿锥齿轮小轮铣削加工方法研究

弧齿锥齿轮小轮铣削通常在专用机床上采用铣刀盘实现,从而导致制造成本较高。为了降低弧齿锥齿轮小轮的制造成本,提出一种在通用四轴数控铣床上采用球头铣刀进行铣削加工的方法。根据齿面数学模型计算齿面离散点坐标,进而创建齿轮实体模型。分析齿根铣削时球头铣刀与齿轮的空间位置关系,以铣削一侧共轭齿面时不刮伤对侧共轭齿面为原则确定球头铣刀直径。以刀杆与齿面不发生干涉为前提,确定处于各个加工位置时的刀轴方向。以沿齿高和齿长方向均匀分布的齿面离散点为基础,创建沿齿高方向分层的粗铣刀路和沿齿长方向分层精铣刀路。创建包含机床、刀具和轮坯的仿真加工环境,完成齿轮铣削仿真。结果表明:相比于铣刀盘,球头铣刀加工得到的过渡曲面曲率半径更大,可降低齿根处的应力集中程度。将刀路导入数控加工系统,在四轴数控铣床上完成齿轮的粗铣和精铣,获得的齿面具有较好的光洁度,从而验证了本方法的可行性。

弧齿锥齿轮齿顶倒棱球面刀具加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮高效齿顶倒棱加工,探索了球面刀具在通用加工中心上倒棱加工的可行性。创建了齿轮和刀具的实体模型,基于实体模型的碰撞分析,获得了倒棱加工参数的初始值。为了保证倒棱形状精度满足要求,提出了一种形状误差的定量测量方法。以倒棱形状误差最小化为目标,优化了倒棱加工参数。建立了倒棱加工的三轴、四轴和五轴仿真加工模型,仿真结果表明,采用球面刀具在三轴加工中心上可完成倒棱加工。若采用四轴或五轴加工中心,可利用多余的运动自由度控制刀具的切削位置,将刀具上不参与切削的部分去除后,刀具形状可由圆球简化为圆盘,五轴加工对应的刀具周长比四轴加工更长,相同转速下耐磨性更好。