微沟槽织构设计对PDMS表面黏-滑摩擦学行为的影响

“黏-滑”现象是软材料表面摩擦学行为典型的特征,易诱发机械系统的振动与噪音等问题.本文中采用激光加工技术在PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)表面加工了沟槽状织构阵列,研究不同参数织构设计对软材料表面“黏-滑”摩擦行为的影响.结果表明沟槽织构可以有效抑制软材料表面“黏-滑”行为,降低界面摩擦阻力,但沟槽的作用效能依赖于其倾斜角设计.此外,界面滑动速度和沟槽织构宽度也是影响表面摩擦学行为的主要因素.

新一代信息技术背景下机器人实验教学改革研究

新一代信息技术促进了社会的变革,现有的机器人教学尚未关注到信息技术的影响。信息技术融入机器人实验教学,将实验教学分为三个阶段,分别为数据采集、数据处理和数据决策。基于三个阶段建立面向机器人实验教学的数字孪生系统以及人机协作系统,形成一个基础两个应用的立体式教学模式,充分培养学生的基础和应用能力。

大型40Cr13环件径-轴向轧制进给曲线设计方法研究

为满足实际生产需求,保障环件在实际轧制过程中的稳定性及产品质量统一,根据大型40Cr13环件塑性变形特点,在传统轧制曲线的基础上规划了五段式轧制曲线,并根据实际生产经验提出了各阶段的芯辊进给量Δb_i,再结合环件咬入条件、锻透条件及环件直径增大速度等公式提出了各阶段芯辊进给速度V_i的计算方法,从而得出了五段式轧制曲线设计方法。选择实际订单要求尺寸设计了五段式轧制曲线,通过有限元模拟方式分析了轧制后环件精度、温度和应变分布,均能满足实际生产要求,从而验证了五段式轧制曲线的合理性。

新工科背景下机器人本体设计课程建设与教学探索

机器人本体的结构和系统设计是机器人研究的重要内容,在机器人工程相关专业人才培养中起着基础性和广泛性的作用。本文以教育部新工科发展为背景,围绕机器人工程专业建设和人才培养目标,以机器人本体设计课程为例,通过对高校课程体系现状以及企业人才需求的研究,分析出课程体系在课程目标、课程内容、课程结构、课程实施和课程评价上存在的问题及相应的原因。并结合新工科的建设理念有针对性地提出高校课程体系优化的策略,探索机器人本体设计的课程建设与教学内容。

基于三次样条插值法的凸轮型线误差算法研究

针对三坐标测量机在检测凸轮型线时数据处理困难的问题,提出了一种基于三次样条插值法的凸轮轮廓误差算法。以凸轮理论升程数据为基础,采用三次样条插值法处理升程数据后得到其拟合曲线,相较于传统的最小二乘法精度更高,边缘处的误差更小。在得到原始的测量数据后,结合三次样条的边界条件和求解方法,完成算法程序编写和数值实验的验证。结果表明:针对凸轮轮廓的位点数据,以三次样条插值法为核心构筑的算法能够有效地计算出凸轮型线的误差,同时完成误差判定。

表面织构底部构形对液体润滑机械密封性能的影响

表面织构负压区“空化”行为严重影响织构化密封端面整体密封性能。采用激光加工技术在碳化硅密封环端面制备出平底、左倾斜、右倾斜等3种底部形状的正方形凹坑织构,通过自主搭建的高速密封试验机开展试验,研究不同转速和轴向载荷条件下底部构形对端面摩擦系数、泄漏量及温度等密封性能参数的影响;利用Fluent17.0软件模拟分析3种底部构形截面的压力和流线分布。结果表明:随转速及轴向载荷的增大,底部左倾斜织构能显著减小端面摩擦系数和抑制泄漏,降低密封端面热量,有效改善机械密封性能;轴向载荷为110~140 N,转速在7000 r/min时,底面左倾斜织构可获得最佳的综合密封性能;底部左倾斜织构入口处的负压区面积显著减小,流体介质的“空化”行为得到有效抑制,织构区域内流线复杂而紊乱,回流更强烈,流体微动压效应更明显。

数控凸轮轴磨床综合误差分析与建模

为提高某数控凸轮轴磨床的磨削精度,保证凸轮轴轮廓误差达到需求标准,针对磨床的运动误差和热误差进行分析和研究;分析了凸轮轴磨床主要运动部件相互之间运动关系,提出了利用耦合关系,耦合磨床运动误差与热误差方法,方法对磨床具有通用性,且可直接观察到误差项的来源,对误差补偿极为有效;首先,运用多体理论及坐标变化方法,将磨床抽象为多体系统;其次,将磨床磨削运动主要部件划分成两条运动链,即“工件-床身”链和“砂轮-床身”链;将运动链与磨削点组成一个闭环系统,此闭环系统即为简化的磨削运动过程;最后,建立各运动体坐标系,求出运动体变换矩阵,耦合热误差与几何误差,建立精密加工约束方程,推导凸轮轴磨床综合误差模型,为加工补偿提供理论基础。该方法已在实际生产中得到验证,结果表明:补偿后的磨床,磨削精度增加,实际凸轮轴轮廓经检测误差降低显著。

油墨刮刀电刷镀层厚度与刷镀工艺参数关系的数学模型

油墨刮刀表面强化层的厚度是影响刮刀制作质量的重要因素,目前国内这方面的研究尚不深入。应用电刷镀方法对传统刮刀进行镀覆,分析了电刷镀工艺参数对油墨刮刀镀层厚度的影响。采用中心组合设计法和响应面法,建立了镀层厚度与刷镀电压及镀头运动速度之间的数学模型。结果表明:刷镀层厚度随电压的增大而增大,随镀头运动速度的增大而减小;在刷镀过程中可以根据该模型控制电压,动态优化镀头运动速度,实现镀层厚度的均匀化和精确控制。

平面二次包络环面蜗杆副的数控加工

针对平面二次包络环面蜗杆副传动在很多领域得到广泛应用的需要。介绍了平面二次包络环面蜗杆副的形成和特点,分析了现有加工方法的优点和存在的缺陷,在现有加工工艺和数控加工技术发展的基础上,对其数控加工方法进行了探讨,并就其中的刀具轨迹利用截平面法生成原理作出详细的叙述。

Al_2O_3-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度的电刷镀参数敏感性分析

采用电刷镀技术在油墨刮刀刀口制备Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层,借助系统分析中的多因素敏感性分析方法,建立无量纲形式的敏感度函数,计算敏感度因子,对影响涂层厚度的工艺参数进行敏感性分析,找出影响厚度的最大敏感因素,并与中心组合设计实验的方差分析结果进行比较。结果表明:镀头运动速度对涂层厚度影响最大(敏感因子SV*=4.352 8),电流次之(S I*=0.289 3),电压的影响程度最小(SV*=0.249 2)。敏感性分析的结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的1种新方法。

基于BP人工神经网络的Al_2O3_-13%TiO_2复合陶瓷涂层厚度预测

电刷镀制备Al2O3-13%TiO2(AT13)复合陶瓷涂层是1个多参数耦合的非线性过程。在分析工艺参数对涂层厚度影响的基础上,通过实验采集样本,建立预测涂层厚度的误差反向传播(back propagation,BP)人工神经网络模型。为验证人工神经网络预测模型的准确性,将该模型的预测结果与多元线性回归模型(multiple linear regression model,MLR)的预测结果进行对比。结果表明:与传统多元线性回归模型相比,人工神经网络模型能捕捉工艺参数的非线性规律,能更好地预测涂层厚度,拟合优度R2达到0.86,模型具有较强的泛化能力和自适应能力,为实现电刷镀制作过程中涂层厚度的实时预测与控制提供参考。

基于普通车床改造法的平面二次包络环面蜗杆副数控加工

针对目前传统的包络法加工平面二次包络环面蜗杆副在精度上的缺陷,探讨了其数控加工工艺。根据制定的加工工艺,提出通过控制步进电机的转角并将其应用到数控系统中的螺纹指令的原理来完成螺旋面加工,对原有的CA6140车床在结构上进行改造,通过对加工部件的选择、编程参数的计算、CNC程序的编制等来实现平面二次包络环面蜗杆副的数控加工。

平面二次包络环面蜗轮数控加工刀具轨迹的生成算法研究

针对目前传统的包络法加工平面二次包络环面蜗轮在精度上存在不可克服的缺陷,提出以其数控加工作为对象,利用截面法生成数控加工刀具轨迹的算法,在建立啮合面方程的基础上将齿面离散化,将离散模型与设定的截平面族求交,得到刀位点的离散坐标值,为其数控加工奠定理论基础。

基于精益思想的工程制图教学改革研究

工程制图课程教学应该着重培养学生实际应用能力。在教学实践中,我们基于精益思想改革工程制图教学,建立连续的教学流程,建立自主学习平台,引入精益生产中的价值流对教学流程进行改善,并对知识进行优化,以提高课程教学效果。

搅拌器的结构设计及有限元模拟

针对传统的推进式和框式搅拌器在用于高黏度物料搅拌时存在搅拌范围小、死角多和物料自动爬升等问题,提出一种新型的螺旋式搅拌器,介绍该型搅拌器的设计方法,给出螺旋线的理论方程,运用Solidworks建立搅拌器的三维模型并进行流场分析和数值模拟。结果表明:该搅拌器能够在较大范围内进行搅拌,并克服了物料的自动爬升现象,为多功能食品搅拌机的结构设计提供了一定的参考。

柱塞泵螺旋沟槽式柱塞-铜套副缝隙流场流动与均压特性

为考察螺旋沟槽结构对柱塞-铜套副缝隙流动和均压特性的影响,该文结合某型斜盘柱塞泵实际结构组成,采用计算流体力学方法,对螺旋沟槽式柱塞-铜套摩擦副在不同工况下的缝隙流场进行了数值仿真,分析比较了6种不同表面结构柱塞-铜套副的油膜压力分布、倾斜力矩大小和缝隙流动特性变化情况,并利用理论计算和试验方法对仿真结果进行了检验。结论表明,螺旋沟槽结构使缝隙油膜压力更加均匀稳定,柱塞最大倾斜力矩和倾斜力矩变化幅度减小。当柱塞泵转速为1 000 r/min,柱塞位置为90°时,与无沟槽柱塞相比,螺旋沟槽式柱塞-铜套副在轴向位置25 mm处圆周向压力变化幅度减小了24.05%~55.77%,柱塞最大倾斜力矩减小了49.01%~103.14%。各种螺旋沟槽结构中,单圈螺旋沟槽起点与柱塞端面的距离增加,沟槽均压作用增强;相对于单圈沟槽,多圈螺旋沟槽更有利于提升摩擦副压力分布的均匀性和稳定性,均压作用更加明显。螺旋沟槽结构的导流作用降低了摩擦副中油液的流动阻力,使油液分布更加均匀,改善了摩擦副的均压润滑特性。但在高压低速时,泄漏量将增加22.73%~267.53%,降低了摩擦副的密封性。此外,螺旋沟槽式柱塞-铜套副中沟槽深度与压差流大小成正比,根据需要合理地设计螺旋沟槽,有利于提升摩擦副的工作性能。该研究可为螺旋沟槽式柱塞-铜套副的密封与均压性能协同优化设计提供参考。

运动分离偏心型食品搅拌机轨迹优化及运动仿真

针对现有食品搅拌机存在的在搅拌器中心附近产生明显的涡流回转区域,使搅拌不均匀、效果变差,使用两个电机分别提供搅拌器的旋转和搅拌桶的提升运动的问题,设计一款运动分离偏心型食品搅拌机,推导出搅拌轨迹的理论方程,并利用Matlab软件和Solidworks软件进行轨迹优化和运动仿真,结果表明:当S值取为π、K值取为1.25时,搅拌轨迹比较理想。

三角形-椭圆复合微孔织构化机械端面密封性能的数值研究

通过构建三角形-椭圆复合微孔机械端面密封的几何模型;利用数值模拟的方法计算出三角形、椭圆及三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面流场的压力分布;系统考察结构参数织构深度hp、织构面积率Sp、三角形、椭圆微孔偏转角度α,β;工况参数密封间隙h0、动环旋转速度n等对密封端面性能参数的影响。结果表明:当hp=4~5μm,三种织构化端面的承载力F、流体膜刚度K均能获得最大值、且泄漏量Q可以控制在较低水平;当h0<4μm时,三角形-椭圆复合织构化端面的承载力F、泄漏量Q、流体膜刚度K均优于其他2种单一微孔织构化端面;当α=15°、β=10°~20°时,三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面具有最佳的综合密封性能。

复合槽孔织构化端面机械密封性能的研究

针对机械密封端面单一螺旋槽和单一椭圆微孔织构,提出一种新型的结合螺旋槽、椭圆微孔的复合槽孔织构类型,在建立复合槽孔织构化机械密封端面理论模型的基础上,通过数值求解的方法对比考察单一螺旋槽、椭圆微孔织构化和复合槽孔织构化端面机械密封性能间的差异,分析3种织构化端面的流场特性。计算同一工况条件下3种织构化端面的承载力F、泄漏量Q及膜刚度K,分别考察织构深度hp、密封间隙h0、织构面积率Sp、动环旋转速度n及压力比pi/po对3种织构化端面机械密封性能的影响。结果表明:螺旋槽织构能显著提高机械密封端面的承载力和膜刚度,而椭圆微孔织构对降低泄漏量有较大贡献;在较小的织构深度和密封间隙下,复合槽孔织构可获得相对较小的泄漏量和良好的承载力及膜刚度。

平面二包蜗杆副传动设计参数的多目标优化

平面二次包络环面蜗杆传动具有齿面硬度大、精度高、流体动压油膜容易形成、多齿啮合和双线接触等优点,并具有很高的承载能力和传动效率,通过对平面二包蜗杆传动副的设计参数的分析研究,兼顾该传动副的传动效率与制造成本,以最小的相对滑动速度和体积最小化作为目标函数,建立了该传动副多目标优化设计的理论模型,并对其进行了求解,设计参数的优化结果更趋于完善。