非圆截面及非对称型面高速精密车削关键技术研究

针对非圆截面及非对称型面的高速精密车削加工难题,提出一种基于快速刀具进给伺服系统的该类型面数控车削加工方法。通过分析非圆截面及非对称表面数控车削原理、快速刀具进给伺服机构及其控制方法,并通过车削实验验证了方法的有效性。首先,分析了非圆截面与非对称表面车削的原理、复杂几何形状工件的轮廓数据处理机制和方法,为高速精密车削提供准确的工件描述。其次,快速刀具进给伺服机构是实现高速精密车削的关键,分析了各种快速进给系统优缺点,提出了采用直线电机的快速刀具进给伺服机构,采用自抗扰控制算法控制快速刀具伺服系统。最后,通过试制的实验样机车削实验验证了基于自抗扰控制的快速刀具进给伺服机构及其数控车削系统的技术和方法的可行性。实验结果表明,该技术能够成功地实现非圆截面及非对称型面工件加工,并能够实现较高的尺寸精度和表面质量,满足复杂型面工件的加工需求。

非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明:正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。

非圆截面元件机器人抛光力模糊自适应PI控制

针对非圆截面元件表面机器人抛光过程中末端力的柔顺控制问题,设计一套双机器人协同抛光系统,分析双机器人协同抛光运动过程,并以Preston方程为理论依据。建立布轮抛光工具端与工件之间接触阻抗模型,分析接触力误差与阻抗模型参数之间的关系;提出自适应调整阻尼参数实现布轮抛光工具与工件的柔顺接触;引入模糊控制理论和PI控制理论对比例、积分和阻尼参数实时调整。仿真以及实验结果表明:模糊自适应PI控制相比于自适应阻抗控制及定阻抗控制具有低超调、响应迅速以及快速稳定等特点,同时能够跟随动态期望力。

两种非圆截面弹芯的侵彻性能研究

对两种同长度、同质量、同密度的非圆截面弹芯的侵彻性能进行了研究。结合弹芯侵彻靶板试验,建立了三维有限元计算模型。为了分析弹丸侵彻过程中一些重要参数变化规律,计算了不同初始速度时弹芯的侵彻深度,并给出随入射角不同,两种截面弹芯侵彻靶板的深度变化。计算结果表明:在相同条件下侵彻深度随速度的增加而增大;相同速度下侵彻深度随入射角的增大而减小,在角度增大到某一定值时子弹跳飞。数值结果与试验结果吻合较好。对非圆截面弹芯的设计有一定的参考价值。

非圆截面云雾爆炸超压场数值模拟

为研究非圆截面云雾爆炸超压场的分布特性,用LS-DYNA程序对云雾爆炸超压过程进行了数值模拟,将数值模拟超压值与试验超压结果进行了对比,得到了0°、90°、135°和180°共4个方向的峰值超压随距离的变化规律,以及不同起爆高度对超压场分布的影响。结果表明,试验中起爆云雾呈椭球形爆轰火球。4个方向在距离爆炸中心5m处的峰值超压为2.9~5.2MPa。在距离爆炸中心5~50m范围内,地面冲击波轨迹呈椭圆形。冲击波在90°方向的传播速率最小。当起爆高度由0.5m增加至2.5m时,5~15m范围内的地面峰值超压平均提高了8%。

高精度非圆截面加工机构设计及其控制方法研究

研究了稀土超磁致伸缩材料 (Tb0 .2 7Dy0 .73) Fe1 .9(商品名称为 Tfernol- D)用于高精度非圆截面加工的微进给机构的设计方法及控制系统设计 ,控制系统传递函数和动态响应特性 ;研究了采用计算机进行等速率双拍样校正的控制方法 ,并利用计算机闭环控制系统进行了发动机活塞非圆内孔镗削的跟踪模拟实验。

非圆截面丝金属橡胶与普通金属橡胶阻尼性能比较

金属橡胶材料是一种新型减振缓冲材料,可工作在传统橡胶无法工作的高温、低温、真空及腐蚀介质中。为了使这种材料具有更好的阻尼性能,本文提出了研制非圆截面丝金属橡胶,并制备出了试件。利用正弦激励法在材料试验机上,对非圆截面丝金属橡胶与普通金属橡胶进行阻尼性能比较。试验表明:非圆截面丝金属橡胶阻尼性能优于普通金属橡胶。

直线电动机及其在非圆截面零件加工中的应用

近年来,随着具有高频响应特性的直线电动机的发展,对非圆横截面零件进行数控加工成为可能。直线电动机直接驱动系统具有结构简单、动态响应快、速度和加速度大、精度高、振动和噪声小等一系列优点,作为微进给机构,能够满足非圆截面零件加工的需要,在非圆截面零件的数控加工及数控成形中得到了广泛的应用。介绍了直线电动机的工作原理和直线电动机进给驱动的主要特点,总结了直线电动机在凸轮、椭圆形等非圆截面实心零件数控加工,及多边形非圆截面空心零件旋压成形中的应用状况,最后对直线电动机的发展趋势进行了展望。

基于Cap-cyclide坐标的非圆截面等离子体的稳定性研究

通过导入Capcyclide坐标,进行了导体壁对非圆截面等离子体稳定性影响的研究,得出了等离子体的稳定性随着导体壁接近等离子体的表面而增加这一结论。

非圆截面巡飞弹气动特性实验研究

为研究非圆截面巡飞弹的气动特性，采用部件组合法设计了风洞实验模型，对单独弹身及巡飞弹进行了六分量测力实验，实验马赫数范围为Ma=0．4～0．6。实验结果表明：弹身对全弹正升力有一定贡献，最大能提供全弹升力的10％；小侧滑角范围内，在没有舵偏的情况下，侧向力、偏航力矩随着侧滑角基本线性变化；巡飞弹具有较好的纵向和横航向稳定性，升阻比高，气动特性在可用迎角内具有良好的线性度。

非圆截面弹体侵彻混凝土靶试验与仿真研究

为研究非圆截面弹体对混凝土靶的侵彻问题,利用30 mm滑膛炮发射平台,开展圆截面、椭圆截面和矩形截面弹体在(400～1 000)m/s速度范围内垂直侵彻混凝土试验研究,得到有效的侵彻深度数据,分析弹体动态响应及靶体的破坏特征,验证非圆截面弹体在一定条件下的相对侵彻优势。基于LS-DYNA动力学软件,建立3种不同截面类型弹体侵彻混凝土有限元模型,研究弹体侵彻过载、开坑大小和弹体抗弯强度等问题。结果表明:相对于圆截面弹体,两种非圆截面弹体的侵彻深度均有提升;由于弹体截面形状的改变,造成混凝土受力状态和破坏机理的变化是非圆截面弹体侵深提高的原因。

基于傅里叶级数的非圆截面车削进给运动特征分析

提出了用于非圆截面车削进给机构运动特性的傅里叶分析技术方法，并分别对非圆截面形状特征和车削进给机构的速度、加速度等特性进行了分析，建立了进给机构的驱动力学模型。通过分析，能较准确的确定非圆截面零件的可加工性能及其难易程度，并为非圆截面车削进给系统的研制提取所需原始数据，有机地建立了非圆截面形状与车削进给机构运动特性之间的相互关系。

空气-水在垂直非圆截面通道内流型研究

采用可视化方法研究了水力直径分别为15mm和10mm的两种正方形截面、14．43mm的三角形截面以及14mm的圆形截面通道内空气，水垂直上升流动，表观气速0．04～80m／s，表观水速0．001～6m／s。观察到了泡状流、弹状流、块状流、环状流和弥散泡状流等常见流型。此外，在表观气速很大而表观水速很小时，在非圆截面通道内发现了爬动流，证实了非圆截面直通道内存在“二次流”现象，且对气-液两相流动的相分布有较大影响，证明截面形状对两相流流型及其转变具有重要影响。由实验得到了流型转变界限，并首次获得了包括爬动流的两相流流型图。比较本文的实验结果及与前人的研究结果对比发现，水力直径的大小对两相流流型的转变具有一定影响。

具有轴承不对中故障的柔性非圆截面多转子系统非线性动力学行为

研究了具有轴承不对中故障的柔性非圆截面多转子系统的非线性动力学特性。首先在长轴承、微小不对中量和不平衡量等假设下,利用坐标变换推导出非圆截面多转子-轴承系统的非线性动力学模型。最后采用数值方法,重点分析了系统的非线性振动行为,例如稳态响应、轴心轨迹、Poincaré截面以及最大Lyapunov指数等。结果表明:在较低转速时,转子系统除存在与不平衡故障同步的工频外,还存在由于不对中引起的倍频以及组合频率成分等。随着转速的提高,系统出现倍周期分叉现象,混沌运动等复杂的非线性动力学行为。

非圆截面形状弹体法向气动力估算方法

文中引入附加质量、附加表面积的概念 ,提出基于细长体理论的非圆截面 (矩形、正方形、三角形等 )弹体法向气动力工程估算方法 ,并对此方法进行了验证。计算结果和风洞试验值比较 ,法向力系数计算误差在 1 0 %以内 ,说明本方法可以在工程初步估算时应用。

基于Windows 2000的非圆截面车削数控系统

提出了基于Windows 2000以及高速实时串行总线的非圆截面车削数控系统结构。系统由普通数控功能扩展非圆加工模块实现。PC机与信号接口板联合实现普通数控功能,数控系统的实时性在Windows 2000平台下通过设备驱动程序配合高速实时串行总线实现。为实现直径方向的高速往复运动,非圆截面车削通过在X方向叠加U轴来实现非圆车削的直线进给运动,由专用直线伺服模块完成。刀架进给机构采用超磁致伸缩直线位移驱动器。直线伺服模块跟踪主轴编码器角度确定非圆加工刀具进给量。数控系统在中凸变椭圆活塞表面加工生产线投入应用,加工结果证明了系统的实用性。

非圆截面开放式数控车削系统的研究

针对目前非圆截面车削数控系统专用性强、成本高、维修困难等问题 ,提出了面向用户的开放式设计方法。它是以车削非圆型面的专用数控模块为核心 ,派生出各种通用CNC功能 ,各数控功能模块的接口对用户开放。根据非圆型面的车削成型机理 ,在开放式的数控系统中采用多中断系统来实现两种不同的伺服控制 (直线伺服和位置伺服控制 )的时序关系 。

非圆截面数控车削技术研究

针对非圆截面加工中需要解决的问题,提出了一种基于直线电动机的刀具高速摆动加工机构,对机构进行运动学分析,实现刀具恒切削角度加工。采用PMAC(Programmable multi-axis controller)时基控制法,实现刀具进给和工件旋转的协调控制,完成非圆截面的自动车削。该方法在非圆截面数控车床中得到了应用。结果表明,非圆截面加工精度和效率得到了提高。

同心不等径非圆截面数控车削系统研究

为了提高同心不等径非圆截面零件加工的质量和效率,对实现该类零件加工的方法进行了研究,提出了一种快速高精度加工同心不等径非圆截面的数控车削方法。设计了数控车削系统的结构,快速刀具进给伺服机构(FTS)采用基于自抗扰控制的直线电机系统。数控系统采用PMAC(Pro-grammable multi-axis controller)多轴运动控制器的时基控制法,实现刀具驱动进给和工件旋转的协调控制,完成该型零件的自动车削。结果表明该型零件的加工精度和加工效率得到了提高。

复弯矩表示的非圆截面杆平衡的Schrdinger方程及其半解析解

弹性细杆的平衡和稳定性问题的研究在工程和分子生物学中有重要的应用背景。利用文中提出的复柔度概念,建立了用复弯矩表示的非圆截面杆平衡的Schrdinger方程。借助复曲率概念,导出以杆的曲率、挠率和截面相对Frenet坐标系的扭角为未知变量的2阶常微分方程,此方程与传统使用的Kirchhoff方程等价。文献中仅适用于圆截面杆平衡问题的Schrdinger方程为本文导出方程的特例。对于准对称截面杆,用小参数法分别建立了零次和一次近似方程,其中零次近似方程存在解析解。对于截面的主轴坐标轴与中心线的Frenet坐标轴重合的无扭转杆特殊情形,Schrdinger方程转化为Duffing方程,应用数值方法作出了Duffing杆变形后的三维几何图形。