基于摆动导杆运动原理提出了一种非圆截面薄壁零件的旋压成形(简称“非圆旋压”)方法。基于此原理,运用高副低代的方法建立了三边圆弧形截面薄壁零件旋压成形过程中旋轮运动轨迹的精确数学模型,研究了三边圆弧形截面薄壁零件旋压过程中旋轮及零件的运动关系;同时对成形过程中旋轮运动轨迹进行仿真计算,分析了轮盘尺寸与旋轮个数对旋压成形过程的影响,并得出有利于零件成形的轮盘尺寸与旋轮个数。为后续相关截面的工艺研究与应用及机床研发提供理论基础。

为了探究半球型锥齿轮参数变化对其系统动态特性的影响,基于集中质量法建立了该半球型锥齿轮副的动力学模型;基于高质量的六面体网格模型,采用刚柔耦合柔体动力学仿真分析了半球型锥齿轮的动态传动性能;分析了半球型锥齿轮尺寸、轴交角等参数变化对系统运动状态的影响。仿真结果表明,系统在不同参数条件下会导致传动准确性、平稳性和强度有规律的变化且互为负相关;半球型锥齿轮在分度圆直径为65 mm、相交轴角度为120°时综合性能最优。柔体动力学仿真分析为研究半球型锥齿轮的设计、制造以及实现齿轮传动最优化,提供了重要的参考价值。

提出一种3自由度球齿轮,轮齿齿面由渐开线环形齿面和半球型锥齿轮弧形齿面组合而成,可实现无原理误差传动。基于渐开线成形原理和坐标变换理论,推导了环形齿和弧形齿齿廓曲面方程;根据齿轮啮合原理与运动分析,得到弧形齿面的共轭齿面。利用计算机得到仿真齿面以及球齿轮三维实体模型,验证了齿面方程的正确性。该研究为3自由度球齿轮机构的运动学和动力学分析提供了依据。

基于导杆机构运动原理,提出了一种四边圆角形截面筒形件的旋压成形方法,运用高副低代的转化方法,建立了四边圆角形截面筒形件旋压成形过程中旋轮运动轨迹的数学模型,得到了旋轮及零件的机构运动关系;同时,对成形过程中旋轮运动轨迹进行仿真与计算,分析了旋轮个数与轮盘尺寸对旋压成形过程的影响;得出成形过程中有利于零件成形质量及改善轮盘速度波动情况的轮盘尺寸与旋轮数量,为四边圆角形截面筒形件的加工工艺研究提供了理论基础。

对球面渐开线斜齿锥齿轮齿面生成原理进行了分析;根据齿面生成过程中基圆锥相切平面上的发生线在基圆锥上纯滚动生成的基本原理,提出了一种齿面铣削加工新方法,该方法以圆盘铣刀刀刃端面圆与基平面相垂直相交得到的结交线为齿面发生线,利用齿面生成的相对运动关系实现刀具与工件的相对运动;通过对齿面的展成运动进行分析,建立了机床刀具与工件的加工运动过程模型,通过机床三轴联动的方式实现对齿面的切削;设计了斜齿锥齿轮切削试验的装置,通过切齿试验验证了该方法的正确性和可行性。