Power skiving is a significant gear manufacturing method that offers excellent performance in terms of efficiency and precision. Particularly, cylindrical power skiving tools attract lots of attention and gain powerful competitive since its cylindrical tool shape maintains the cutting edge geometry after rake flank sharpening against traditional conical tools. However, the small clearance between the tooth flank and the slot surface makes them prone to interference. To overcome this drawback, this work developed a concise interference-free design method for cylindrical power skiving tools. Firstly, an eccentricity installation model of power skiving that taking swivel angle of skiving tool as direct variable to control the clearance angle is introduced. The basic forward cutting edge curve design and inverse cutting profile simulation with respect multi-radial infeed are briefly studied by discrete enveloping to satisfy its generality for common gear profile. Further, the interference between cutting teeth flank and the machined slot surface is equivalent to the overcutting of teeth up edge and the negative instantaneous relief angle around cutting edge with respect entire infeed process. At last, a complete design procedure that adopting both enlarging the swivel angle is proposed, where cutting teeth helix angle revising is involved, and its effectiveness is validated by the design results of an internal gear power skiving.
摘要: 为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、索段等分数间的参数化模型,并基于机器人学齐次坐标变换理论,建立了考虑悬垂效应的边界节点数学模型;其次,以实际应用工程案例作为比较,对上述模型进行了验证,并在六棱柱单模块样机上对索网结构进行了实物研制,对误差进行了分析与研究;最后,开展了多参数影响分析,研究了展开口径、抛物面方程、网格密度等参数对形面精度的影响规律。研究结果表明:索段实测绝对误差均值约为4.9 mm,相对误差均值约为3.38%,实测值与理论值吻合良好;索网形面误差减小的趋势随着索段密度的增加相对变缓;采用增大反射面焦距、降低天线口径等方式可有效改善索网精度。该研究可为后续索网结构找形分析、形面精度调整及同类天线索网结构的研究等提供借鉴与参考。
摘要: 针对IN718镍基合金和316L不锈钢异质金属连接形成的明显界面导致构件整体强度低的问题,采用激光定向能量沉积(Laser directed energy deposition, LDED)工艺制备了IN718和316L直接连接和梯度连接构件。采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)和电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction, EBSD)观测了异质金属直接连接和梯度连接构件的界面处微观组织分布。此外,采用数字图像相关法(Digital image correlation, DIC)原位拉伸技术研究了IN718/316L异质金属直接连接和梯度连接构件的整体强度,以及拉伸过程中界面处的应变规律。结果表明, IN718/316L直接连接构件存在明显界面,界面处微观组织分布存在较大差异;从IN718端至316L端,Fe等元素含量明显升高, Ni和Nb等元素含量明显降低。IN718/316L梯度连接构件无明显的连接界面,沿梯度方向,微观组织由胞状晶向柱状树枝晶转变。抗拉强度与直接连接构件相比提高了约28.77%。采用异质金属梯度连接可有效消除异质金属间的明显界面,实现元素分布渐变,明显提升异质金属的抗拉强度。
摘要: 等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连续性可确保优化结构边界的光滑清晰;然后根据密度分布函数建立柔性机构的等几何拓扑优化模型;最后,将该方法应用于柔性机构设计。通过算例结果可知,等几何拓扑优化方法特有的计算原理可提高数值计算的精度和效率,能有效避免由网格依赖、棋盘格现象等产生的边界问题,确保了优化结构均具有较好的光滑性和连续性,验证了提出的方法能有效避免柔性机构的铰链现象。
摘要: 半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响谐振子的性能参数,进而影响半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命,因此非常有必要对半球谐振子的性能与其几何参量的映射关系进行研究。本研究以直径为30 mm的熔石英半球谐振子为研究对象,分析其能量损耗的形式、机理,针对谐振子几何参量对其热弹性阻尼的影响进行研究,建立半球谐振子热弹性阻尼能量损耗模型,分析谐振子结构参数、加工误差、表面质量对其能量损耗的影响规律,探究不同几何参量变化对能量损耗的敏感性,结果表明谐振子壳体结构和过渡圆角参数对其热弹性阻尼影响较大,加工误差导致的壁厚不均匀高于半径不均匀对其热弹性阻尼的影响;壳体半径由10 mm增至15 mm,QTED减小幅度为61%,亚表面损伤层厚度从0增至100 μm,QTED减小至其原值的7.5%,研究结果可为半球谐振子专用机床误差分配设计及其高性能制造研究提供参考。
