剃齿啮合接触特性是影响工件齿轮表面成形质量的核心因素之一。考虑剃齿加工工艺过程,基于啮合原理建立剃齿啮合的数学模型和力学分析模型,提出并利用剃齿啮合接触分析算法,计算得到不同重合度下的剃齿啮合接触特性曲线,应用有限元法验证了剃齿啮合接触分析算法。结果表明剃齿啮合时,工件齿轮齿面法向接触力的最大值在节圆附近;随着剃齿啮合重合度减小,被剃齿面的法向接触力增大,导致更大的啮入冲击和剃齿齿形"中凹"误差。

针对剃齿安装误差导致剃齿加工平稳性和齿面精度降低的问题,基于剃齿加工原理建立了含安装误差的剃齿分析模型,构造新的坐标转换,推导了含安装误差引起的补偿位移量。定量研究了剃齿安装误差对传动特性的影响规律,获取剃齿加工的传动误差和传动比曲线。并应用有限元法验证了模型和理论的正确性,为提高剃齿加工质量和效率提供理论依据。结果表明轴交角误差对传动特性的影响比中心距误差大,实际生产中可通过轴交角误差来调整机床更有效地控制安装误差所带来的影响;随着轴交角误差绝对值增大,传动误差向负方向偏移越明显表明轴交角误差引起了较大的接触变形。

表面粗糙度对微动状态下接触面的接触压力和剪切摩擦力有着显著影响。在这项研究中,创建Python脚本将Matlab中利用Weierstrass-Mandelbrot函数构造的分形表面轮廓坐标导入ABAQUS中,并使用样条曲线拟合轮廓坐标,从而构建包含粗糙表面的二维柱面/平面接触模型。采用有限元方法研究考虑粗糙表面接触的接触压力和剪切摩擦力分布,并讨论材料弹性、弹-塑性和载荷幅值对剪切摩擦力的影响。结果表明,粗糙表面的存在导致接触压力分布为非光滑曲线,局部应力集中程度高;当表面粗糙度较大时,接触面上接触压力的分布是离散的。同时发现,不同材料接触副下,剪切摩擦力沿粗糙表面的分布差异明显。

为解决存在外部加速度和外部电磁场干扰的多旋翼无人机姿态估计问题,首先以四元数为参数建立姿态估计模型,然后使用一种解算精度高、计算量较小的衍生无迹卡尔曼滤波算法(DUKF),在量测更新阶段引入根据残差构造加速度计和磁力计的噪声协方差的自适应策略,提出一种基于DUKF的多旋翼无人机自适应姿态估计算法。通过使用PIXHAWK飞控的数据进行相关的仿真实验,实验表明,所提算法能极大的减小外部加速度和外部电磁场对多旋翼无人机姿态估计的干扰。

针对复杂曲线的高精度加工,提出了一种基于公差带约束的刀位点调整与C3连续5次B样条曲线刀具路径拐角的过渡算法。在符合公差带约束的情况下,根据转接误差将刀位点在误差敏感方向上进行调整,这样可有效降低微小直线逼近误差;采用5次B样条曲线进行拐角过渡,实现了刀具路径的平滑转接,通过对刀具路径拐角过渡转接分为第一类过渡转接与第二类过渡转接并分类求解,简化了求解过程。MATLAB仿真结果表明,该算法正确有效,对实现复杂曲线轮廓的高精度加工具有重要指导意义。

针对卷扬式擦窗机吊船的防坠安全问题,设计了棘轮棘爪式防坠安全装置。研究装置的关键部件棘轮棘爪,并建立了棘轮棘爪动力学数学模型,得到了影响棘轮棘爪式防坠安全装置制动性能的各个参数的关系;通过ADAMS对装置的制动过程进行仿真计算,获得装置的制动性能曲线;搭建试验平台,对防坠安全装置进行试验验证,结果试验数据与仿真数据基本一致,证明仿真结果的准确性,并且该防坠安全装置制动迅速且可靠;以棘爪长度XDE为设计变量,通过ADAMS进行优化设计,仿真结果表明,防坠安全装置棘爪的最优长度为115mm。

五轴联动数控加工技术是先进制造技术的重要组成部分和基础技术之一，同时也是目前数控加工技术中难度最大的。目前，五轴数控机床以其自动化程度高、柔性好、加工精度高等优点在现代制造领域，尤其是大型与异型复杂零件的高效加工中得到了广泛应用。高质量的五轴加工编程和有针对性的后置处理程序是充分发挥五轴加工优越性的关键。数控加工后置处理是CAD/CAM集成系统非常重要的组成部分，它直接影响到CAD/CAM软件的使用效果、零件加工质量、加工效率及数控机床的安全。本文针对DMC70ev五轴数控机床，研究专用后置处理器的开发方法，以CATIA为数控编程的前置处理平台，基于IMSpost开发适用于五轴数控加工生产模式的后置处理器，提高数控编程的水平、质量和效率，充分发挥数控机床的性能，实现复杂零件的高效加工。

为了提高孔群的加工效率,可以使用各种CAD/CAM软件根据各自的优化算法自动生成孔群加工路径。运用UG自带的优化算法对某减震器配件上的孔群加工路径进行优化,得到了理想的优化结果,并与常用的2种加工路径进行对比,实例验证了运用UG软件对孔群加工路径进行优化,可明显缩短加工路径,提高加工效率。

针对螺栓结合面弹塑性区域内的接触机理难以确定问题,根据在变形状态转变的临界点处微凸体真实接触面积与接触载荷转化均满足连续和光滑条件,构造新的多项式函数来描述接触变形与接触面积之间的关系。利用统计学方法建立螺栓结合面真实接触面、接触载荷与接触刚度模型。理论计算结果表明随着平均表面距离的减少,接触载荷、接触面积和接触刚度随之增加;接触面积和接触刚度,随着接触载荷的增加而增加,当接触载荷增加一定程度后接触刚度和接触面积值分别趋于理想接触刚度和名义接触面积值;当螺栓结合面处于弹性和弹塑性接触状态时,塑性指数越大,接触面积越大,而平均接触距离和接触刚度就越小,当处于完全塑性状态时,塑性指数越大,刚度和平均接触距离就越大,而真实接触面积影响较小。

分析了高速走丝电火花线切割机床放电状态特性,在实验研究的基础上,对各种放电脉冲状态进行了检测与判别。以Labview为软件开发平台,设计了快走丝电火花线切割放电状态实时检测控制系统。该系统可通过数据采集卡对放电电压进行实时采集,并由开发的软件平台对采集的信号进行分析与处理,同时还可将采集的数据存盘。实验结果表明,该系统具有界面友好、易于操作等特点,所设计的系统方案合理可行。