基于NURBS的空间分度凸轮廓面重构与仿真

利用空间分度凸轮廓面方程获取离散点云数据,采用非均匀有理B样条(NURBS)重构凸轮廓面,构建空间凸轮参数化特征模型。基于该模型,进行凸轮分度机构的运动学仿真,生成加工制造模型,实现空间凸轮NURBS廓面的仿真加工和四轴铣削NURBS创成。仿真和创成误差分析结果表明,从动件运动规律曲线更加光顺,最大速度Vmax和最大加速度Amax等运动特性值均优于修正正弦曲线,廓面创成误差与加工路线的曲率有关,最大误差出现在曲率绝对值最大处且不超过0.01 mm。因此,廓面NURBS重构技术,是一种有效的空间凸轮设计和创成方法。     

圆锥滚子摆动从动件圆锥凸轮的非等径加工

通过对空间凸轮机构圆锥滚子摆动从动件圆锥凸轮工作过程的分析,指出了常用的平面展开及偏距加工法存在误差.将圆锥滚子摆动从动件圆锥凸轮机构的运动过程进行分解,提出从动件运动轨迹的3-D展开法,并在此基础上提出了一套圆锥滚子摆动从动件圆锥凸轮非等径加工的"仿摆线"加工法,有效地解决了圆锥滚子摆动从动件圆锥凸轮非等径加工的难题.     

正弦曲线圆柱凸轮的建模及其四轴数控加工

圆柱凸轮机构结构紧凑、所占空间小,其从动件的运动方向与凸轮轴线平行,对于从动件是3-4-5次运动规律和正弦加速度运动规律的圆柱凸轮机构,即无刚性冲击也无柔性冲击,应用广泛.运动无冲击的圆柱凸轮建模复杂,加工精度高,针对圆柱凸轮的建模和加工,以一种余弦从动件运动规律的圆柱凸轮为例,给出了基于UG NX8.0的圆柱凸轮参数化建模方法,分析了圆柱凸轮的加工工艺,研究了基于UG NX8.0的圆柱凸轮槽曲线驱动和曲面驱动的四轴数控加工编程方法,建立了基于VMC1100B型四轴数控机床的后处理器,对刀轨后处理并得到了加工圆柱凸轮槽的数控代码,通过Vericut建立了VMC1100B型四轴数控机床的仿真加工模型,通过对数控代码的加工仿真验证了该数控代码的正确性.     

钢球滚子弧面分度凸轮机构弹流润滑分析

利用Hamrock-Dowson膜厚度公式和点接触中心区油膜计算公式,推导出钢球滚子弧面分度凸轮机构中钢球和凸轮滚道接触油膜厚度的计算公式.利用数值计算方法,比较分析了凸轮在采用修正等速、修正梯形加速度和修正正弦加速度运动规律曲线时,整个分度周期内油膜厚度的变化.讨论了凸轮转速、分度盘负载力矩、钢球直径、凸轮滚道截面半径与分度盘直径比等参数对油膜厚度的影响,为钢球滚子弧面分度凸轮的润滑设计提供了理论依据.     

摆动从动件圆柱凸轮凹槽轮廓线的3D展开法

通过分析摆动从动件圆柱凸轮加工过程和工作状况,指出了常用的圆柱凸轮凹槽轮廓线平面展开法在设计和加工中存在的误差,提出了按圆柱曲面展开进行圆柱凸轮凹槽轮廓线设计的3D曲线展开法,并在此基础上运用坐标变换,对摆动从动件的不同运动关系表达式制定了一套有效的设计和加工方案。     

弧面分度凸轮的四轴联动加工研究

受加工设备条件的限制,笔者改变了常用的五轴联动弧面分度凸轮加工方法,实现了四轴联动加工,创新了弧面分度凸轮四轴加工的新思路,解决了因设备条件不足而无法加工的难题,该方法经过最终加工验证,能满足加工需求。     

弧面凸轮单侧面加工多重包络原理与刀位控制方法研究

为提高弧面凸轮廓面加工精度、减小加工过程中刀具误差对凸轮廓面法向误差的影响,分析了弧面凸轮结构特点和现有加工方式存在的问题,提出单侧面加工多重包络原理,并进行了实例仿真计算。利用空间啮合原理和旋转变换矩阵,根据多重包络原理推导出凸轮实际廓面方程,研究了多重包络原理的刀位补偿和刀位控制方法。仿真计算和分析表明,利用单侧面加工多重包络原理可显著减小凸轮廓面法向误差、提高凸轮加工精度。     

弧面凸轮非等径侧铣刀位计算与遗传算法优化

弧面凸轮工作廓面的非等径铣削存在法矢异向误差,为寻求加工误差最小的最佳刀轴矢量,根据实际刀轴轨迹面是直纹面的性质,以NURBS直纹面重构理论刀轴迹面,构建了数控侧铣加工弧面凸轮的刀位优化模型,并提出了一种实数编码遗传算法求解该优化模型。通过实例的数值计算和仿真结果验证了该算法的有效性。     

烟用定点施肥装置凸轮机构运动学分析与仿真

应用Pro/E软件对定点施肥装置凸轮机构的运动学方程进行编程,根据实际项目及农艺要求,确定凸轮各阶段运动角及摆动从动件的运动规律,得到凸轮理论轮廓曲线、工作曲线及曲率半径曲线。在Pro/E及UG中对凸轮和施肥机构进行三维建模和运动仿真,得到凸轮在一个运动周期内的位移、速度和加速度图像。通过田间试验对此装置性能进行验证,结果表明:凸轮运动机构无干涉,滚子与凸轮的运动过程中只存在柔性冲击,不存在刚性冲击,符合等加速等减速运动规律;椭圆施肥区域的施肥长度平均值在22.7cm,施肥间距的平均值为52.5cm,满足设计要求及烤烟种植要求。     

有压瞬变流控制及其装置开发

提出了有压瞬变流限压控制装置的设想，系统地研究了有压瞬变流系统限压控制反问题，并建立了优化数学模型，提出了解题方法。主要应用特征线方程，由压力幅值用图解法推求管线上各点的H（L,t）和 Q（L,t），再根据阀门开度和流量、水头之间的关系式推求阀杆的运动规律，再由阀杆的运动规律推求从动件的运动规律，从而设计出对应的凸轮轮廓线，经过反复试验，最终推求出在安全状态下阀门的最优调节规律，并设计出最优调节规律下的凸轮轮廓线。     

弧面分度凸轮工作轮廓曲面数字化设计

针对弧面分度凸轮工作轮廓是空间不可展曲面而产生的造型困难问题,提出了创建合格点、由点拟合曲线、曲线拟合成曲面、曲面放样成实体的数字化建模方法。建立可变数组,在进行设计工作的同时使CAD能够与数据库动态实时地交换数据,实现设计过程中的数据共享、重用及在线加载。建模方法能够实行动态修改,提高了建模精度。     

摆动从动杆盘形凸轮机构最小尺寸的完全解法

摆动从动杆盘形凸轮机构的最小尺寸综合问题,迄今未获得圆满解决.基于类速度图原理,通过引入“辅助平行直线族”,求解其与限制凸轮轴心位置若干直线族的交点族中的最左端、最右端者,理论上严格保证其集合为限制凸轮轴心位置的边界点、边界线,进而给出限制凸轮轴心位置的边界点、边界线的精确解析解和离散数值解法,据此直接求解凸轮的最小基圆半径、摆杆长度和直观显示凸轮轴心的容许选取区域,从而解决了按许用压力角设计最小尺寸的摆动从动杆盘形凸轮机构的问题.通过机构设计实例,验证了所提方法的正确性和有效性.     

籽瓜挖瓤机设计与试验

基于矩形循环图法,设计了一种籽瓜挖瓤机。上瓜机构采用改进的摆动凸轮机构,插瓜架转位机构选择两圆销四槽轮机构,挖瓤刀升降机构选取平底式直动从动件盘形凸轮机构与改进的杠杆传动。以试验机为基础进行籽瓜挖瓤正交试验,确定了适合籽瓜挖瓤的工艺参数:挖刀类型为半圆形挖刀、挖刀转速为240 r/min、挖刀安装角度为15°。重复试验表明:该挖瓤机挖净率在98%以上,籽粒洁净率在98%以上,损失率在2%以内,破碎率小于1%。     

柴油机配气机构动力学仿真及优化

基于模型简化方法,利用AVL EXCITE Timing Drive软件建立了某柴油机配气机构单自由度双质量运动学模型和多质量动力学模型,并对配气机构进、排气系统进行了运动学与动力学计算。研究结果表明:优化后进、排气凸轮的丰满系数均满足运动学要求;通过优化气门弹簧,消除了动力学仿真中进气凸轮与从动件的飞脱现象,且气门弹簧工作正常,未发生弹簧共振。     

蔬菜移栽机凸轮-连杆组合式取苗机构设计与试验

基于我国蔬菜生产实践,设计了一种凸轮-连杆组合式取苗机构。该取苗机构为Ⅰ型串联组合式创新机构,利用凸轮机构的任意运动规律特性,经双摇杆机构运动传递和放大,驱动滑块上的取苗末端执行器在限位滑道内垂直穴盘取苗、直立投苗。采用虚拟样机技术分析了取苗机构的运动特性,该机构能较好地代替人工完成自动取苗和投苗动作。试制了物理样机,进行自动取苗性能测试。结果表明:当取苗频率为40株/min时,取苗成功率平均值为92.03%,自动取苗效果较好。     

基于Jacobian+RBF的3-PTT并联机构末端精确控制方法

为降低并联机构机械误差测量和补偿的难度,实现机构末端的精确控制,本文提出一种基于Jacobian和RBF神经网络相结合的末端误差补偿方法。以一种3-PTT并联机构为研究对象,分析机构正、逆运动学,验证数学模型的正确性。根据运动学模型解算Jacobian,分析机构约束奇异和运动奇异。为验证机构末端误差补偿方法的有效性,设置两种实验条件,分别为是否有丝杠的回程误差补偿和末端受不同负载,并通过激光跟踪仪测定末端位置。实验结果表明,使用本文的误差补偿方法后,机构末端轴向(x轴)、径向(y轴)位置误差均降低90%以上,竖直方向(z轴)位置误差均降低80%以上,证明了本文方法的有效性。