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大模数凸形刃刮削滚刀及其刃磨装置的研究

大模数凸形刃刮削滚刀及其刃磨装置的研究

作者：耿冬妮吉林大学

学位级别：硕士

本文综述了硬质合金齿轮刮削滚刀发展现状，针对平前刀面齿轮刮削滚刀存在的崩刃现象严重以及重磨后精度下降快的两个缺点，在硬齿面刮削滚刀构形理论研究的基础上，提出了一种新颖的滚刀构形方法。此种方法不仅克服了传统平前刀面刮削... 详细信息

本文综述了硬质合金齿轮刮削滚刀发展现状，针对平前刀面齿轮刮削滚刀存在的崩刃现象严重以及重磨后精度下降快的两个缺点，在硬齿面刮削滚刀构形理论研究的基础上，提出了一种新颖的滚刀构形方法。此种方法不仅克服了传统平前刀面刮削滚刀存在的缺点，同时也解决了凸曲前刀面齿轮刮削滚刀在大模数时构形误差随模数增大而增大的问题。大模数凸形刃齿轮刮削滚刀的构形方法的提出，奠定了此种刮削滚刀以后能够用于生产实际加工的基础，同时研制出一种经济、简易的适合中小企业应用的大模数凸形刃齿轮刮削滚刀的刃磨装置，使此种滚刀可以方便地在普通平面磨床上进行刃磨，因此研究设计这种滚刀的刃磨装置具有一定的实际意义与价值。首先本文通过论述吉林大学全玉璋教授的专利项目——凸曲前刀面刮削滚刀，探讨了此种滚刀的存在的不足，即随着滚刀模数的增大刀刃构形误差也增大，因此这种构形方法在大模数范围内难于应用到实际的生产加工，本课题着眼于在前人的基础上研究一种新的滚刀构形方法，使凸曲前刀面刮削滚刀能够在大模数时，也符合构形误差要求。本文在现有的硬质合金刮削滚刀的构形方法研究的基础上，在Windows XP环境下，借助基于MATLAB环境下的图形软件开发包研究探讨滚刀构形误差问题，使用MATLAB编程环境，根据大模数凸形刃齿轮刮削滚刀的构形机理以及模拟退火算法，进行编译程序并进行优化计算。首先根据凸曲前刀面的构形算法进行计算，根据误差曲线图分析误差变化规律，再根据误差变化规律进行编程优化，得出最优解，并最终得到优化后的误差曲线，完成对大模数凸形刃刮削滚刀的构形方法的研究，获得加工大模数凸形刃刮削滚刀的参数数据。通过对大模数凸形刃刮削滚刀的刃磨过程的研究，此种滚刀需要根据展成原理进行刃磨，本文初步设计出滚刀的刃磨装置。根据运动传递路线以及运动方式的不同，同时依据刃磨过程得知，要实现大模数凸形刃刮削滚刀的刃磨，需要有直线进给系统以及旋转运动系统配合完成。直线运动是由伺服电机带动丝杠轴的转动，丝杠轴是通过轴承固定在底座上的，通过丝杠螺母驱动滑板使下壳体沿着导轨滑动;旋转运动是由伺服电机驱动蜗杆轴，蜗杆轴与蜗轮定比传动，实现了主轴的转动，同时实现了安装在主轴上的滚刀的旋转。滚刀的分度是由安装在主轴末端的编码器发信号到数控装置实现的。在设计过程中，利用CATIA强大的建模功能进行零件的三维建模设计和虚拟装配，得到了刃磨装置的装配模型，检查各零件之间是否干涉，最后建成整体的虚拟样机模型。本文最后对设计的刃磨装置进行关键部件的静力分析。由于滚刀刃磨过程中刃磨装置的关键零件的变形会对滚刀刃磨精度造成影响，因此利用ANSYS软件对主轴和壳体进行静力分析，分析结果表明这些零件的强度能够满足实际加工要求，其刚度能够保证刃磨过程中滚刀获得足够的精度。

关键词：凸曲前刀面刮削滚刀刃磨运动有限元静力分析

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小型前弯离心风机叶轮参数优化

湖南大学学报（自然科学版） 2022年第12期49卷 75-82页

作者：陈晋市师海月赵亚东奚博耿冬妮吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130022 长春夸克普精汽车电子有限责任公司吉林长春130022

为了提高小型前弯离心风机的气动性能,以汽车座椅通风用离心风机为研究对象,采用数值模拟与正交试验相结合的方法,研究叶片数、叶片出口角、叶片进口角以及叶片厚度对离心风机气动性能的影响.基于小风量风机性能实验台,验证数值模拟结... 详细信息

为了提高小型前弯离心风机的气动性能,以汽车座椅通风用离心风机为研究对象,采用数值模拟与正交试验相结合的方法,研究叶片数、叶片出口角、叶片进口角以及叶片厚度对离心风机气动性能的影响.基于小风量风机性能实验台,验证数值模拟结果的正确性.选取三水平正交表L_(9)(3^(4))进行此次试验,建立了9种不同参数组合下的叶轮模型,以最大静压为优化目标,采用计算流体动力学方法,得到了最佳离心风机参数组合.对优化前、后离心风机内部流场的压力与速度分布进行了对比分析.由正交试验结果分析可知,各参数对离心风机最大静压影响的主次顺序为叶片出口角、叶片进口角、叶片数和叶片厚度;达到最大静压的参数组合为:叶片数55,叶片进口角95°,叶片出口角125°,叶片厚度0.8 mm.优化后离心风机的无因次特性曲线优于原有风机,在高效率区域静压可提高3.78%~10.67%,具有更好的气动性能.对比优化前、后离心风机内部流场的压力与速度分布可知,优化后的离心风机内部流场分布更加均匀,在叶轮进口处低压区的压力更低,速度更大,更有利于气流的进入.

关键词：离心风机正交试验叶轮优化计算流体动力学流场分布

基于间歇性车削加工过程中刀具状态实时检测的研究

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组合机床与自动化加工技术 2020年第2期 89-92页

作者：耿冬妮陈晋市吉林大学工程训练中心

针对间歇性切削过程中刀具受间歇性冲击导致的损坏,基于一种新的信号处理方法提出一种用于在线预测刀具切削过程中刀具状态监测方法。该方法基于希尔伯特黄变换(HHT)和Taer-Kaiser能量算符(TKEO),不依赖于切削参数和工件材料对预失效阶... 详细信息

针对间歇性切削过程中刀具受间歇性冲击导致的损坏,基于一种新的信号处理方法提出一种用于在线预测刀具切削过程中刀具状态监测方法。该方法基于希尔伯特黄变换(HHT)和Taer-Kaiser能量算符(TKEO),不依赖于切削参数和工件材料对预失效阶段的非稳定裂纹拓展特性进行识别。对刀具状态与切削参数和工件材料参数之间的相关性加以分析并用于保护加工表面。通过实验对监测系统的有效性进行验证,能够保证在刀具损坏之前停止机床操作,验证了该系统的准确性。

关键词：间歇性车削希尔伯特黄变换切削参数

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激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

粉末冶金技术 2022年第3期40卷 195-203页

作者：耿冬妮陈晋市师海月吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量(摩尔分数)、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两... 详细信息

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量(摩尔分数)、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。

关键词：高熵合金激光增材制造激光熔化沉积选区激光熔化成形微观组织

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大范围XY微位移平台的交叉耦合效应的研究

组合机床与自动化加工技术 2019年第7期 5-8,12页

作者：李晓春耿冬妮吉林大学工程训练中心

为了减小柔性平台中的阿贝(Abbe)误差和最小化余弦误差。文章介绍了一种通过增材制造(AM)工艺以及立体光刻技术制造,基于聚合物的大范围XY纳米定位器的交叉耦合效应,设计了一种能够在±1.0mm范围运动的XY平台。对于XY和YX轴,AM平台的交... 详细信息

为了减小柔性平台中的阿贝(Abbe)误差和最小化余弦误差。文章介绍了一种通过增材制造(AM)工艺以及立体光刻技术制造,基于聚合物的大范围XY纳米定位器的交叉耦合效应,设计了一种能够在±1.0mm范围运动的XY平台。对于XY和YX轴,AM平台的交叉耦合率分别为3.4%和8.1%,比有限元法估算值1.0%要大得多,这也是造成AM制造公差或材料特性局部不规则的原因。因此AM平台应该定位为反馈控制,以避免交叉耦合效应。实验结果表明,在半径1.0mm和1Hz圆周运动条件下,均方根径向轨迹误差为3.62mm。因此,AM平台可用于大范围纳米精密应用。

关键词：交叉耦合效应纳米级微定位柔性机构增材制造轨迹误差

基于测功机加载的液压马达性能测试实验台设计

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机床与液压 2023年第22期51卷 115-119页

作者：耿冬妮奚博王昕吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025

设计一种测功机控制负载的液压马达性能测试实验台,通过测功机接收工控机的控制信号改变发电机内部电流,达到控制马达负载的目的。选择某系列中最大压力为22.5 MPa的马达作为被测马达,在液压传动与控制技术基础上,完成了实验平台的液压... 详细信息

设计一种测功机控制负载的液压马达性能测试实验台,通过测功机接收工控机的控制信号改变发电机内部电流,达到控制马达负载的目的。选择某系列中最大压力为22.5 MPa的马达作为被测马达,在液压传动与控制技术基础上,完成了实验平台的液压系统回路设计,基于AMESim仿真软件分析设计方案的可行性。搭建液压马达实验平台,并进行可靠性测试实验。实验结果表明:测试结果和规律与厂家提供的参考数据一致,因此该液压系统符合实验设计要求,该实验台可以满足该系列马达在不同工况下的性能测试要求。

关键词：液压实验台可靠性测试测功机加载柱塞马达

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智能物流机器人设计与测试

实验技术与管理 2024年第12期 156-161页

作者：耿冬妮赵定坤周颖婷孙岩程博陈晋市吉林大学机械与航空航天工程学院吉林大学通信工程学院

为提高物流机器人的效率和鲁棒性，基于学科交叉融合设计了一款竞赛类物流机器人。首先设计了机器人的机械臂和夹爪；然后依据功能需求对机器人硬件选型，并设计机器人的工作流程；最后设计机器人的控制系统和视觉系统。控制系统采用麦... 详细信息

为提高物流机器人的效率和鲁棒性，基于学科交叉融合设计了一款竞赛类物流机器人。首先设计了机器人的机械臂和夹爪；然后依据功能需求对机器人硬件选型，并设计机器人的工作流程；最后设计机器人的控制系统和视觉系统。控制系统采用麦克纳姆轮解算控制机器人的移动，并运用“前馈+PID+Ping-Pang”的复合控制算法控制机械臂；视觉系统使用形态学操作识别色环。对物流机器人的效率和准确性进行实验验证，结果表明机器人各项性能指标达到了设计技术要求，该研究可为同类机器人的设计提供指导和参考。

关键词：学科交叉机械臂前馈+PID+Ping-Pang 麦克纳姆轮解算形态学操作

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止推轴承对滚珠丝杠伺服控制系统带宽的影响

组合机床与自动化加工技术 2018年第3期 107-109,113页

作者：王海涛杨洋耿冬妮吉林大学工程训练中心长春132000

针对伺服驱动系统受滚珠丝杠轴向及扭转共振影响的缺点,提出一种新的滚珠丝杠进给控制系统的设计方法,通过降低止推轴承刚度以承担驱动过程中较大的轴向载荷,同时并联具有较大阻尼系数的阻尼减震器来提高整体系统的动态刚度。通过实验... 详细信息

针对伺服驱动系统受滚珠丝杠轴向及扭转共振影响的缺点,提出一种新的滚珠丝杠进给控制系统的设计方法,通过降低止推轴承刚度以承担驱动过程中较大的轴向载荷,同时并联具有较大阻尼系数的阻尼减震器来提高整体系统的动态刚度。通过实验进行验证,证明了该方法能够增大伺服控制系统带宽,同时为滚珠丝杠驱动系统设计理想的阻尼减震器提供了基础。

关键词：滚珠丝杠带宽共振频率伺服系统

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智能物流机器人设计与测试

实验技术与管理 2024年

作者：耿冬妮赵定坤周颖婷孙岩程博陈晋市吉林大学机械与航空航天工程学院吉林大学通信工程学院

为提高物流机器人效率，鲁棒性，设计了一款基于学科交叉融合的竞赛类物流机器人。首先，设计了机器人的机械部分，包括机械臂和夹爪。然后，依据其功能需求，分析机器人所需要的硬件并设计机器人的工作流程。最后设计机器人的控制系统... 详细信息

为提高物流机器人效率，鲁棒性，设计了一款基于学科交叉融合的竞赛类物流机器人。首先，设计了机器人的机械部分，包括机械臂和夹爪。然后，依据其功能需求，分析机器人所需要的硬件并设计机器人的工作流程。最后设计机器人的控制系统和视觉系统。针对控制系统设计，采用麦克纳姆轮解算控制机器人移动并运用“前馈+PID+Ping-Pang”复合控制算法控制机械臂；针对视觉系统设计，使用形态学操作识别色环。最后，对物流机器人的效率和准确性进行实验验证，实验结果表明机器人各项性能指标达到了设计技术要求。该研究可为同类机器人的设计提供指导和参考。

关键词：学科交叉机械臂前馈+PID+Ping-Pang 麦克纳姆轮解算形态学操作