基于图像比对的螺纹牙形补偿量算法研究

为研究牙形失真对螺纹参数测量精度的影响,在分析现有螺纹牙形失真量计算方法的基础上,提出了一种基于机器视觉螺纹牙型角和中径的补偿量算法。将螺纹参数一致的没有螺旋升角的螺纹环槽与有螺旋升角的螺纹塞规图片进行比对,获取螺纹牙型角补偿量,再利用几何关系计算出相应螺纹牙的中径补偿量。经过研究发现,螺纹大径处螺旋升角相同的一系列螺纹产生的牙侧角误差基本一致,且随着螺旋升角的增大,牙侧角误差也随之增大。以螺纹塞规为对象进行对比实验,数据表明采用所提方法获得补偿后的牙型角平均值为59.999°和补偿后的中径平均值为18.290 mm与接触式螺纹综合测量仪所测牙型角平均值60.015°和中径平均值18.326 mm接近,且补偿后的牙型角方差7.76×10^(-5)与中径方差8.65×10^(-4)均小于综合测量仪所测牙型角方差3.38×10^(-3)和中径方差8.55×10^(-3)。结果表明,所提出的补偿算法可行。

大齿轮齿距偏差测量仪弹性测杆机构仿真及优化

为了实现大齿轮齿距偏差测量难的问题,研制出一种大齿轮齿距偏差测量仪.针对测量仪中的弹性测杆机构的弹性变形影响测量精度的问题,对其组成及工作原理进行介绍并使用ANSYS Workbench进行仿真计算.根据计算结果对其误差进行分析并优化,以提高该仪器测量精度.经过仿真分析,改变铰链厚度可以减小其测量误差,为测量仪今后的误差分析提供了一定的理论基础.

夹紧变形条件下齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定

在对齿轮进行精度等级评定时,齿廓偏差和齿距偏差是两个重要的评定参数,为了精确计算齿轮磨削加工获得的实际齿廓偏差和齿距偏差,文中提出了齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定方法,综合考虑夹紧变形的影响,利用齐次坐标变换矩阵建立了齿面参数方程,并系统分析了各种位姿误差对齿廓偏差、齿距偏差的影响规律,为齿廓偏差和齿距偏差的计算提供了依据。

基于关节臂测量仪的大齿轮测量方法研究

目前大齿轮的测量方法依然存在着较大的提升空间,针对这一情况,提出一种基于关节臂测量仪的大齿轮测量方法。应用六自由度关节臂测量仪,对大齿轮齿廓面进行采点,收集点云数据。设计一种齿面测量辅助尺,确定关节臂测头的采样位置,并保证测头的采样方向一致。运用双三次NURBS插值方法,创建出实际齿面模型。通过得到的实际齿面齿廓,与两条理论齿廓间的法向距离求得齿廓偏差,运用分度圆处矢量法确定实际齿面齿距,与理论齿面齿距进行比较得到齿距偏差。最后,运用该方法对某大齿轮进行大齿轮测量,求得单个齿距偏差为21.5814μm,齿廓偏差为35.2006μm。结果表明该测量方法是可行的和有效的。

基于机器视觉的摆线轮精度综合测量

针对目前摆线轮检测过程中存在的采集信息量少、测量速度慢等问题,提出了基于机器视觉的综合测量方法。根据摆线轮的测量精度要求,搭建了视觉检测硬件系统;沿粗边缘切向窗口拟合Facet灰度曲面,利用边缘的连续曲面特征,确定亚像素坐标点,利用量块检测定位精度为0.2 pixel;经像素当量标定、光强补偿和坐标变换,得到物理坐标系下摆线轮的亚像素齿廓;将其和三坐标测量法测得的摆线轮廓形对比,得到的摆线轮廓形之差为10μm;根据摆线轮的齿廓方程,采用直角坐标和极坐标相结合方法,建立摆线轮误差计算模型,计算出摆线轮齿廓偏差和齿距偏差;同时评价摆线轮中心孔和2个曲柄轴孔的直径,得出齿廓偏差与极角的关系,为摆线轮的加工工艺改进和RV减速器传动性能分析提供依据。以上整个测量过程时间约为16 s。

考虑摆线轮齿距误差的RV减速器转臂轴承寿命评估

针对RV减速器的转臂轴承易失效的问题,课题组以RV-110E减速器为研究对象,对转臂轴承进行受力分析,采用ADAMS软件建立RV减速器多体动力学模型,以Lundberg-Palmgren理论为基础,计算转臂轴承的寿命,分析摆线轮齿距误差对转臂轴承寿命的影响规律。研究结果表明:转臂轴承的载荷合力与分力呈周期性变化,同一摆线轮上的转臂轴承承受的载荷大小和周期相同,相位差为120°,转臂轴承承受的最大载荷为8 094.6 N,最小载荷为1 371.2 N;转臂轴承的理论寿命为4 629.0 h,仿真寿命为2 505.6 h;齿距误差值开始值为正时,轴承的载荷力比无误差大,反之则小;齿距误差值越大,转臂轴承的载荷力峰值振幅越宽,转臂轴承的寿命稳定性高,反之亦然。

FDM直齿轮尺寸偏差的试验研究与工艺参数优化

熔融沉积成型(FDM)过程中热塑性材料的热胀冷缩是影响成型件尺寸精度的重要因素。本文以分层厚度、喷头温度、打印速度、底板温度这4个打印参数为控制变量,利用正交试验研究了打印参数对聚合物直齿轮尺寸精度的影响,运用三维扫描技术对聚合物直齿轮打印件进行测量,分析了齿轮各部位的变形特征,进而计算出不同打印参数组合下的齿廓总偏差。采用齿距仪测量了聚合物直齿轮打印件的齿距偏差。运用极差法分析了打印参数对齿廓总偏差和齿距偏差的影响顺序。最后,采用综合平衡法获得了最优工艺参数组合:喷头温度230℃、底板温度87℃、打印速度40 mm/s、层厚0.1 mm。

考虑齿距累积误差的圆柱齿轮动态磨损分析

齿距累积误差是齿轮传动系统中广泛存在的一种制造误差。考虑齿距累积误差,基于轮齿承载接触分析方法建立载荷分配模型,从而得到啮合刚度和空载传递误差,并将其导入齿轮转子动力学模型中计算系统振动响应。基于所得到的动态载荷和Archard磨损理论,建立齿轮动态磨损预测模型。分析了齿距累积误差对啮合特性、响应特性以及磨损分布的影响。结果表明,齿距累积误差会引发齿间载荷分配和齿间磨损的不均匀性,导致振动响应中出现轴频、追逐齿频率和组合状态频率等频率成分;轻微磨损有助于缓解齿间载荷分配不均,但剧烈的磨损会恶化均载特性,导致振动加剧;采用追逐齿设计可以使磨损不均匀性系数降低约30%。研究结果可为齿轮磨损机理研究和齿轮参数设计提供理论依据。

精梳锡林前区齿距对纺纱质量的影响

为了研究精梳机锡林前区齿距对纺纱质量的影响,在纺纱工艺条件及其他梳理区齿距不变的条件下,分别改变精梳锡林第1及第2梳理区的轴向齿距进行纺纱试验,并对精梳质量及成纱质量进行测试。结果表明:当精梳锡林第1梳理区针齿的轴向齿距由0.80 mm减小至0.60 mm时,成纱的IPI值显著减小,成纱断裂强力提高,成纱条干CV值减小;当第2梳理区针齿的轴向齿距由0.60 mm减小至0.55 mm时,成纱的IPI值显著增加,成纱断裂强力降低,成纱条干CV值增大;减小锡林第1梳理区针齿轴向齿距,精梳条棉结含量增加;减小锡林第2梳理区针齿轴向齿距,精梳条棉结含量减少;改变第1、第2梳理区针齿轴向齿距,对精梳条中纤维长度分布及精梳落棉率无显著影响。认为:适当减小锡林第1梳理区轴向齿距,有利于提高成纱质量。

烧结机星轮变齿距设计与应用

通过分析带式烧结机台车的运行状态,找到其速度不均匀产生的原因,提出星轮的变齿距设计.根据台车列辊轮轮距的交替变化,确定星轮相隔布置的两类齿距和偶数齿数.将啮合原理与星轮同辊轮啮合的具体工况相结合,推导出星轮的基本齿廓曲线方程.此外台车运行时需要转弯,建立分段的星轮实际齿廓曲线,并将该分段曲线用统一方程表达.由此设计制造了双联轮齿和星轮体,并成功应用于生产现场,台车速度的不均性基本消除.

花键轴冷滚压成形的分齿条件

自由分度式花键冷滚压成形工艺,不具备分度装置,成形过程的分齿阶段对整个滚压过程的成败至关重要.为保证冷滚压加工的正确分齿,必须对影响冷滚压成形分齿阶段的花键参数和滚压模具几何参数给出限定条件.按照滚压成形前后工件(花键)体积不变的原则给出毛坯直径的计算公式;根据分齿阶段花键毛坯与滚压轮作等线速纯滚动的运动特征,推导保证正确分齿要求的滚压轮齿顶圆直径公式;根据滚压时的受力分析,给出旋转条件及滚压轮的齿数条件;分析主轴转速及径向速度对分齿时齿距累积误差的影响.对所得结论进行实验验证,按照理论计算的结构参数及工艺参数,可以滚压出4级精度的渐开线外花键轴.

图像测量技术在微型齿轮测量中的应用

在分析传统接触式微型齿轮测量技术难点的基础上,提出了一种基于CCD图像的微型齿轮非接触测量的方法,采用A102fCCD数字摄像头作为图像传感器,利用图像测量技术对微型齿轮进行非接触测量。主要步骤包括:图像的采集;采用边缘保持滤波器进行滤波、降噪;采用阈值法将图像二值化,并进行边缘检测形成单像素的轮廓边缘;采用随机Hough变换对齿轮中心孔进行提取;系统的标定以及齿轮有关参数的计算等。并实际测量了微型齿轮的齿形误差和齿距误差,对测量精度进行了分析,通过对比试验证明了本系统提出测量原理是正确的、可行的,所开发的软件能够满足实际生产的需要。

基于保测地曲率映射的非圆锥齿轮传动设计分析方法

提出一种非圆锥齿轮副传动的啮合分析方法。应用微分几何的曲面论定理,将非圆齿轮副传动的球面节曲线保测地曲率地映射到平面上,引入当量齿轮和当量节曲线的概念,将复杂的空间啮合问题简化成平面问题,给出齿形的设计计算方法。上述原理可以看成是圆锥齿轮传动经典分析方法——背锥原理向非圆锥齿轮传动的推广,借助该原理,非圆柱齿轮传动的设计与分析方法可以方便地移植利用。平面设计完成后,再采用相反程序,将平面齿形曲线保测地曲率地映射到球面上,生成空间三维齿廓。

基于多齿分度改善高精度齿轮齿距精度

为了提高齿距精度,基于多齿分度理论对Y7125磨齿机分度系统进行改进,用多齿分度盘代替普通分度板实现分度。分析了多齿分度盘自由啮合状态下的分度精度,讨论了安装过程中多齿分度盘的轴向偏摆与径向偏移对其分度精度的影响。理论上满足加工高精度齿轮齿距精度的要求,为加工2级到1级高精度齿轮奠定了基础。

螺旋升角对楔横轧梯形螺纹轴成形的影响

考虑到模具型腔与轧件变形区的空间关系,利用轧件瞬时螺旋半径与螺距关系,推导模具螺旋升角表达式,并绘制模具螺旋升角轨迹曲线。在H630楔横轧机上进行2种螺旋升角工况的螺纹轧制实验,使用三坐标测量仪对轧件进行精确测量,分析2种工况下轧件的齿高和螺距的成形特点。研究结果表明:在定值螺旋升角工况下,轧件最大齿高和螺距相对误差分别达到6.88%和3.50%,轧件齿形端部出现明显螺旋痕;在本文推导的变螺旋升角工况下,制件的齿高和螺距相对误差分别为2.51%和1.42%,并且螺纹饱满、均匀性较好。本研究提供的螺旋升角求解方法能够获得质量较高的螺纹,该方法为楔横轧螺纹轴精确成形提供理论依据。

水室封头高效加工层切铣刀优化设计及分析

针对在重型切削过程中,切削力和切削温度远高于普通切削,刀具失效严重制约加工效率和加工质量的问题,以重型切削的典型零件水室封头为研究对象,依据叠加原理,采用有限元方法,进行层切铣刀的优化设计及分析.首先进行切削实验,分析层切铣刀和面铣刀的切削性能;其次结合重型切削特点,从层切铣刀阶梯、刀具几何角度和不等齿距等方面,设计适合于加工水室封头的层切铣刀;然后通过有限元仿真优化主偏角和分析不等齿距对刀具固有频率的影响;最后对优化的层切铣刀进行铣削性能仿真验证.通过以上研究过程,为重型切削刀具设计及仿真分析提供参考和理论支撑.

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。

用解析法确定发电机定子卷铁心齿形带料冲槽齿节距值

依据材料变形规律，推算出卷铁心变形中性层的长度，从而得到发电机定子铁心卷叠工艺冲槽齿节距的计算公式．实例计算表明，其结果与试验值十分相近，可以作为该工艺专用设备设计的依据．

齿顶斜率对楔横轧螺旋齿形件成形质量的影响

针对车削、铣削等机加工方法加工大直径螺旋齿形件时加工效率低、材料浪费率高、工件齿形承载强度低等问题,提出楔横轧轧制螺旋齿形轴类件的工艺方法。文章采用DEFORM-3D有限元分析软件模拟和轧制实验验证相结合的方法,详细分析了模具齿顶斜率对梯形螺旋齿形件外形尺寸(齿高、螺距)的影响规律,以及不同齿顶斜率对轧件中心产生破坏的影响规律,得出齿顶斜率的优化区间。研究结果对楔横轧轧制螺旋齿形件的模具设计及成形规律的深入研究提供了重要的参考依据。

锥齿轮齿距及齿形偏差测量与分析方法

研究了基于齿轮测量中心的锥齿轮齿距偏差和齿形偏差测量与分析方法及其实现技术。该方法应用齿轮啮合理论,根据锥齿轮齿面成形方法,建立了齿面几何参数计算模型;在齿面上建立测量网格,控制齿轮测量中心四轴运动使齿面和测头于测量网格点接触,采集实际坐标轴及测头读数;应用B样条法构造实际齿面,计算其齿形偏差。在此基础上,开发了基于哈量集团公司制造的390X系列齿轮测量中心的实现软件系统。30家锥齿轮制造企业实际应用表明,该软件系统为提高锥齿轮精度、减小齿形偏差提供了先进的测量与分析手段。