电化学光整加工对表面微观几何形貌的影响

通过对电化学光整加工过程中所得到的工件阳极表面微观几何形貌变化的分析,指出电化学光整加工过程是表面微观几何形貌的“圆角化”过程;结合表面微观几何形貌电化学溶解过程所建立的数学模型,提出“尖峰”形表面微观几何形貌的存在有利于改善电化学光整加工质量的观点,并在此基础上借助强化机械作用的手段,实现了大型反应釜内表面的光整加工处理,其表面粗糙度Ra值可在短时间内降至0.04μm以下。

齿面微观几何分析技术在齿轮优化设计中的应用

在纵置变速器中,常啮合齿轮副可靠性的高低对于变速器整体性能水平有很大的影响。针对某汽车纵置变速器常啮合齿轮失效故障进行分析,根据分析结果,运用RomaxDesigner软件中的齿面微观几何分析技术对该齿轮副进行优化设计。对齿轮副进行齿面微观优化修形,并对优化修形前后齿面载荷分布均匀性、齿面接触和齿根弯曲强度安全系数等参数进行对比。对比结果表明,通过优化修形可以使齿面载荷分布更加均匀,提高齿面接触和齿根弯曲强度,进而达到增加齿轮寿命的目的。

微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性测量方法

概述微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性的几种测量方法和测量原理,如触针法、光学法、原子力法等,并介绍市场上在用的几类代表性表面形貌商用仪器(如粗糙度仪、轮廓仪、干涉仪、测量显微镜等)的特点、性能指标及应用范围,对微纳米级表面质量测量和评价有参考价值。

用于微观几何形状测量的扫描探针显微技术

随着微技术的发展,对微观结构的精确测量变得越来越重要。对能够用于微观几何形状测量的扫描探针显微技术———扫描隧道显微术(STM)、扫描光学近场显微术(SNOM)和原子力显微术(AFM)进行了比较详细的分析和介绍。

球头铣刀齿数对车铣表面微观几何形貌的影响分析

本文建立球头铣刀正交车铣加工件表面微观几何形貌的数学模型,研究不同的刀具齿数对加工表面微观几何形貌的影响,为在车铣加工中其他的切削用量参数加工的表面微观几何形貌提供一定的参考评价机制。

轴向进给量对车铣表面微观几何形貌的研究

文章建立球头铣刀正交车铣加工件表面微观几何形貌的数学模型,研究不同的轴向进给量对加工表面微观几何形貌的影响,为在车铣加工中其他的切削用量参数加工的表面微观几何形貌提供一定的参考评价机制。

齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动影响的研究

为探讨齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动特性的影响,基于真实齿面的统计特性,借助分形几何理论以及Herz公式,建立了基于真实齿面微观几何形貌的法向接触阻尼的近似数学模型。在此基础上,对比磨削加工和电化学光整加工所得齿面微观几何轮廓的分形参数,分析了加工方法对齿面法向接触阻尼特性的影响,并进一步研究了齿面法向接触阻尼对齿轮啮合振动特性的影响。结果表明:齿面微观几何形貌影响齿轮的啮合振动;加工方法影响齿面法向接触阻尼的变化率;与磨削加工相比,电化学光整加工齿面的法向接触阻尼更大,可减小齿轮啮合振动,有助于提高振动的稳定性。

不同光整加工表面微观几何形貌的磨损特性研究

为探讨研究不同光整加工方法所形成表面微观几何形貌对摩擦磨损的影响,基于对实验采集数据的分析,利用分形几何理论及MATLAB软件,建立出能够更加准确表征平磨加工、研磨加工及电化学光整加工表面微观几何形貌的重构表面。在重构表面的基础上,结合表面微观接触理论及艾伯特负荷曲线,对研磨加工及电化学光整加工后的表面磨损阶段及磨损量进行对比分析。分析表明,与平磨加工及研磨加工所形成的“尖峰”状粗糙峰相比,经过电化学光整加工后的试件表面粗糙峰形状呈现摩擦特性更好的“圆弧”状,且表面微观几何形貌规则化程度更高;在峰谷差值相同的条件下,电化学光整加工得到的表面磨损更加稳定,精度保持性更好。

三维正交织物织造过程模拟及其微观几何结构预测

为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造过程动态仿真方法。该方法建立了织机关键部件的几何模型,由织造矩阵控制开口运动,通过计算纤维间的相互作用力,模拟织机五大运动,得到4个处于不同织造时期的单胞组成的三维正交织物数值模型。研究结果表明:织物单胞的微观几何结构受相邻单胞的影响,在织造过程中发生变化;最上层和最下层纬纱的应力高于中间层纬纱;模型较为准确地描述了纱线的卷曲、路径和横截面形状等织物的主要特征。

结合面耦合特性的微观几何机理研究

为分析结合面法向和切向特性耦合关系的规律和机理,研究了粗糙表面微观轮廓的几何特征与结合面法向和切向特性耦合关系之间的关系,分析了砂轮轮廓特征和砂轮修整金刚石刀具刃口的几何特征.通过测量磨削表面的微观轮廓,结果表明:磨削表面轮廓在粗糙峰顶附近的倾角约为10°.磨削表面轮廓特征与砂轮磨削的特点以及砂轮磨削表面修整方式有关.结合面法向接触刚度与切向刚度的耦合,与结合面之间微观接触摩擦以及轮廓峰微观的几何特征有关.等效的两微凸体侧接触时接触点处的切线与水平面之间的夹角、两微凸体侧接触时的初始接触状态以及微凸体轴线的间距与粗糙表面轮廓倾角相关.

基于数字单元法的三维正交织物微观几何结构建模

为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5种精度递进的微观几何结构数值模型。5种模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。研究结果表明:随着纱线纤维化离散程度的提高,仿真时间延长,织物厚度减小,纤维体积分数增大,节点平均作用力下降速度变缓,势能变小;当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像较为吻合。

基于芳纶平纹织物微观几何结构的纱线抽拔力学性能分析

为研究芳纶平纹织物纱线抽拔力学性能及各参数的影响规律,建立纱线抽拔数学模型,为后续数值模型提供理论基础。采用数字单元法模拟芳纶平纹织物织造过程,获得其微观几何模型,并计算得出纱线轮廓。在此基础上,使用ABAQUS模拟单纱抽拔过程,建立纱线厚度方向单层网格划分准则和纱线材料属性,获得横向预紧力、纱线间摩擦因数对纱线抽拔力学性能的影响规律及能量转换机制。结果表明:仿真所得抽拔力峰值和横向预紧力峰值与实验值仅差5.96%和-8.51%,外力做功主要通过摩擦耗散;随着横向预紧力和纱线间摩擦因数的增大,抽拔力峰值增长速度逐渐减缓,所建模型可较为准确地预测纱线抽拔性能。

表面微观几何形貌对液膜形成及其影响的研究

针对磨削加工和电化学光整加工后的表面微观几何形貌对液膜厚度影响的实验结果,结合表面微观几何形貌的构型分析,基于流体润滑理论,采用有限差分法进行了数值分析。分析结果表明:表面微造型使表面几何形态呈凹凸不平状,有助于动压效应的形成;在同样的条件下,与磨削加工相比,电化学光整加工后表面微观几何结构可产生更强的动压效应,有利于润滑;使微观几何结构在摩擦副表面分布,可使液膜压力分布不均,使摩擦副表面的膜压具有波动性,形成泵送效应。

基于ROMAX的变速器齿轮微观几何优化设计

本文以某MT为研究对象,利用RomaxDesigner软件对变速器齿轮的微观几何参数进行优化设计,通过对比修形前后的传递误差、齿面载荷分布情况、齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度说明微观几何参数对变速器寿命和总成NVH的影响。研究结果表明齿面载荷分布情况、齿根和齿面的疲劳强度对变速器总成寿命均有显著的影响,齿轮传动误差对于改善整车NVH性能也具有重要参考意义,通过合理的微观几何修形可以达到增加齿轮寿命、提高总成NVH性能的目的。

微观几何设计制造的关键技术与工程应用

近年来,高端装备制造技术朝着极高精度、极高性能与极限尺度方向迅猛发展,对几何学提出了一系列新的问题和需求。微观几何学描述和刻画在表面或内部具有微小尺度细节的几何特征,为表征、设计、加工和测量微观特征提供了数学基础。本文阐述了微观几何的基本概念与内涵,分析了微观几何在微尺度建模、跨尺度关联和局部形状控制方面的特点。从微观几何的表示与建模、多物理场仿真、智能设计与优化、高精度制造、高效率测量等五个方面梳理了微观几何设计制造的关键技术,并凝练了微观几何设计制造亟需解决的宏观-微观耦合的几何表征、材料-结构-工艺-性能一体化设计、原子尺度的几何表征与测量等关键科学问题。最后介绍了作者团队在基于混合维的复杂零件真实表面建模、基于接触簇约束的复杂产品装配仿真与分析、复杂微孔结构建模与拓扑优化设计等方面的相关研究工作。

齿面微观修形技术在齿轮降噪中的应用

在纵置变速器中常啮合齿轮副修形质量的高低对变速器的整体噪声水平有很大影响。建立齿轮静传递误差模型,运用RomaxDesigner软件中的齿面微观几何分析技术对某汽车纵置变速器的常啮合齿轮副进行齿面微观优化修形,并对优化修形前后齿面载荷分布均匀性、单位长度载荷最大值和静传递误差等参数进行对比。结果表明,通过优化修形可以使常啮合齿轮副的齿面载荷分布更加均匀,静传递误差幅值减小,从而达到降低齿轮噪声的目的。

球头铣刀数控加工表面形貌几何仿真的研究

几何仿真是建立铣削力预测模型的基础,而传统的几何仿真只考虑刀具的平动而忽略其转动。本文在同时考虑刀具平动和转动的基础上,利用工件Z-Map表示模型和刀刃离散表示法,提出了一种球头铣刀三轴数控铣削的微观几何仿真算法。该算法鲁棒性好、适用范围广,不仅能高效而准确地仿真铣削表面形貌,而且能准确提供切屑的轮廓,为建立精确的切削力预测模型提供了重要的几何参数。

阴极表面微观高点对电化学光整加工整平影响的研究

依据法拉第电解定律,建立了小间隙条件下的阴极表面微观几何轮廓高点复制效应的数学模型,并对相应的实验数据进行了分析。研究结果表明,经电化学光整加工后所获得的阳极表面微观几何轮廓是阳极表面自身微观几何轮廓与阴极表面微观几何轮廓共同作用复合的结果;同时,阳极与阴极之间的相对运动有助于利用阴极表面微观几何轮廓的高点提高整平质量。

分形几何理论在路基土冻胀性分析中的应用

近年来，季冻区路基冻害一直困扰着东北地区的道路建设，而随着分形几何理论的飞速发展，为土体微结构研究开拓了新的思路。本文对分形几何理论做了简要的介绍，将分形几何理论应用到季冻区填筑土微观结构中，计算土体微观结构状态的分维指标，得出样品深度与分维数有较好的线性关系，并与定向分维数呈负相关性，故此路段不易发生公路冻胀现象。

汽车圆锥滚子轴承内圈支承面制作的优化实验

文章描述了一种汽车轴承的轴承内圈支承面制作的优化方法,并进行了实验研究。实验结果表明,利用新的工艺路线加工的轴承,具有良好的使用性能和较长的使用寿命,能够满足汽车工业中最苛刻的使用要求。