1、,,,,,,1,,學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)老師：周里群 教授姓名：邱奕學(xué)號：201230071588,Cr18Mn18N奧氏體不銹鋼磨削加工熱分區(qū)的研究,,,,,,內(nèi)容提要,1：課題的研究背景及意義2：國內(nèi)外的研究現(xiàn)況3：研究的內(nèi)容及目標(biāo)4：研究技術(shù)路線5：關(guān)鍵問題與難點(diǎn)問題6：研究進(jìn)程7：參考文獻(xiàn),,,,,,,,,,,能源,,,化工,,,,Cr18Mn18N奧氏體不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域,,,建筑,,醫(yī)療,課題研

2、究背景及意義,,能源：渦輪發(fā)電機(jī)組的，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的定位環(huán)，其作用是防止轉(zhuǎn)子繞組端部在離心力作用下發(fā)生變形，它是渦輪發(fā)電機(jī)中承受負(fù)荷最大的部件?；ぃ嚎咕чg腐蝕高強(qiáng)度特種螺栓建筑：醫(yī)療：航天：,,Cr18Mn18N奧氏體不銹鋼特點(diǎn),耐高溫耐腐蝕無磁高亮度超級耐海水腐蝕、高韌性、耐高溫以及良好的人體適應(yīng)性,Cr18Mn18N奧氏體不銹鋼磨削特性,磨削每單位體積的表面需要很高的能量輸入，這個(gè)在接觸區(qū)的熱量導(dǎo)致加工工件過熱，造成

3、熱損傷。增加效率的同時(shí)可能導(dǎo)致工件的熱損傷，因此增加材料去除效率受到限制，研究難加工材料磨削的合適參數(shù)具有很重要的意義。,,,,,,,背景及意義,Cr18Mn18N奧氏體不銹鋼材料磨削特點(diǎn),,隨著不銹鋼、硬質(zhì)合金、鈦合金以及高溫合金等難加工材料在航天事業(yè)、國防軍工、化工、機(jī)械等主要領(lǐng)域運(yùn)用的不斷擴(kuò)大，以及對加工零件品質(zhì)規(guī)格、壽命及可靠性設(shè)計(jì)要求的不斷提升，提高難加工材料零件尺寸及形狀精度要求、加強(qiáng)零件加工面的完整性、減少加工過程中的磨削

4、燒傷、提高加工后的零件疲勞壽命等已成為工業(yè)發(fā)展中亟待攻克的難題。為此，探究難加工材料的磨削加工對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升效率和減少生產(chǎn)資料的浪費(fèi)有十分關(guān)鍵的作用。,傳統(tǒng)方法的研究不足,不確定性（采用冷卻液）,本文的研究方法,能夠精確的獲得工件的熱分區(qū)（通過工件熱分配系數(shù)）避免了磨削過程中由于陡峭的溫度梯度導(dǎo)致的錯誤交替實(shí)驗(yàn)法減少不確定性（實(shí)際接觸面）基于麥夸特算法的逆向模型和有限元分析用于熱分區(qū)的驗(yàn)證。通過間接測定工件硬度進(jìn)一步驗(yàn)證

5、本文實(shí)驗(yàn)方法的可靠性,進(jìn)入工件的熱分配比-Rw取決的參數(shù),,,,,,,背景及意義,課題的提出及意義,,磨削熱損傷的研究需要了解工件和砂輪的熱分區(qū)的磨削機(jī)理。在本文研究中，新的研究方法和實(shí)驗(yàn)法的，用于研究了在工件熱分區(qū)上的磨削變量的影響，提出了一個(gè)新的研究參數(shù)-工件熱分配系數(shù)（Rw）。1.新方法避免了磨削典型的磨削操作中由于溫度梯度驟變造成的錯誤。2.防止了實(shí)際接觸區(qū)域溫度的不確定度變化。3.通過基于麥夸特算法的逆向模型和有限元仿真

6、來進(jìn)行驗(yàn)證,,,,,背景及意義,不銹鋼磨削的特點(diǎn)：磨削力大、磨削溫度高、加工表面易損傷、表面完整性差，研究的意義：Ｃｒ１８Ｍｎ１８Ｎ奧氏體不銹鋼由于其材料物理、力學(xué)性能（良好的韌性、耐腐蝕、耐磨損、強(qiáng)度）的特殊性，在磨削過程中將產(chǎn)生大量的熱量，這會對工件的表層組織產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生燒傷和并產(chǎn)生裂紋，影響到工件的使用,,,,,,,背景及意義,無側(cè)隙嚙合副 無側(cè)隙W輸出機(jī)構(gòu)嚙合副間隙自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

7、,,,無側(cè)隙嚙合技術(shù),零回差特性,,,,,,背景及意義,,,無回差特性承載能力高、剛度大,傳動效率高、具有運(yùn)動倒置功能結(jié)構(gòu)緊湊、控制精度高,傳動比大、范圍廣傳動平穩(wěn)、無噪聲,,擺線鋼球傳動特點(diǎn),,,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國外研究現(xiàn)狀,1982年美國人洛斯·麥法蘭德（ROYS·MCFARLAND）在美國雜志《機(jī)械工程師》上提出了一種利用軸承滾珠和軸承墊圈代替齒輪輪齒的“無齒齒輪”傳動技術(shù)。20世紀(jì)80年

8、代中期，國際上美、德、日、捷克等國相繼提出了多種鋼球傳動的新結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代起，日本學(xué)者對擺線鋼球傳動進(jìn)行了較深入的理論研究和探討，并在機(jī)器人的關(guān)節(jié)傳動機(jī)構(gòu)和某些精密伺服傳動機(jī)構(gòu)上得以應(yīng)用。,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國外研究現(xiàn)狀,,圖（2）單級BR系列鋼球減速器結(jié)構(gòu)簡圖,1.輸入軸；2、9、11軸承；3.端蓋；4.十字滑道盤；5.等速鋼球；6.偏心盤；7.變速鋼；8.輸出盤；10.機(jī)架；12.預(yù)壓螺母；13.密封圈；14.

9、輸出軸,1：傳動比5~452：扭矩范圍為5~250N·m3：最高轉(zhuǎn)速3000r/min,,,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)研究現(xiàn)狀,,四川輕化工學(xué)院的李思益等人在加工制造及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了細(xì)致研究。杭州電子工業(yè)學(xué)院的周建軍教授推導(dǎo)出了接觸受力的計(jì)算公式。燕山大學(xué)的曲繼方教授、安子軍教授在傳動原理及型變換、加工制造等理論和實(shí)踐方面獨(dú)具特色。,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)研究現(xiàn)狀,,1.輸入軸；2、8、10.軸承

10、；3.定擺線盤；4.鋼球；5.動擺線盤；6.平衡塊；7.殼體；9.螺釘；11.密封圈；12.止推螺母；13.預(yù)壓螺母；14.輸出軸,圖（3）一種新型擺線鋼球減速器,,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),機(jī)械振動,,,動載荷和噪聲工作性能和使用壽命下降 零、部件早期失效,,,振動分析,,偏心軸輸入,,,設(shè)計(jì)配重塊,,,優(yōu)化配重,,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),,各參數(shù)的合理確定及其理論計(jì)算。,簡化減速器模型并對其振動特性進(jìn)行分析。,研究目標(biāo)

11、,通過以上內(nèi)容的研究，我們可以得出擺線鋼球減速器各參數(shù)的理論計(jì)算公式并驗(yàn)證其正確性，得出其振動特性以及對配重塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出最優(yōu)模型。,擺線鋼球減速器的建模以及在adams中的仿真。,對配重塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。,,,,,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),圖（4）內(nèi)外擺線在Mathcad中的動態(tài)仿真,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),,圖（5）內(nèi)外擺線嚙合仿真,,,,,,,研究技術(shù)路線,,理論研究,,,,齒廓曲線性質(zhì)研究以及轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法計(jì)算傳動比。

12、2. 滾圓半徑、短福系數(shù)K、擺線波數(shù)等參數(shù)的選擇以及基于空間嚙合理論的根切研究。3. 依據(jù)彈性力學(xué)赫茲應(yīng)力理論，提出減速器的力學(xué)模型，導(dǎo)出其受力計(jì)算公式。,,,,,,,研究技術(shù)路線,,技術(shù)路線,,,在現(xiàn)有學(xué)校的基礎(chǔ)上，購買熱電偶器件，搭建實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。2. 應(yīng)用ansys13.0中APDL模塊，建立三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)模型，得出相應(yīng)的模擬參數(shù)情況。3.使用逆向熱流模型，對熱分區(qū)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,,,,,,,,研究技術(shù)路線,,振

13、動分析,,,按質(zhì)量集中法，計(jì)及阻尼的影響，將模型簡化為單自由度質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)。由質(zhì)心運(yùn)動定理列出運(yùn)動微分方程，并對其求解，分析得出其共振條件和臨界轉(zhuǎn)速。不計(jì)重力和阻尼，將模型簡化為單自由度扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)動動量矩定理列出運(yùn)動微分方程，計(jì)算其扭轉(zhuǎn)振動。,,,,,,,,研究技術(shù)路線,,配重優(yōu)化設(shè)計(jì),,,根據(jù)力矩平衡，求得配重的平衡離心慣性力大小。綜合考慮配重質(zhì)量及其制造加工工藝，選定配重截面形狀，并標(biāo)明其關(guān)鍵尺寸。建立配重外

14、形和質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用Matlab遺傳算法工具箱進(jìn)行優(yōu)化，得出優(yōu)化后的配重尺寸參數(shù)。,,,,,,關(guān)鍵問題與難點(diǎn)問題,,,,,,,,參數(shù)確定,建模仿真,振動分析,優(yōu)化設(shè)計(jì),,,不平衡質(zhì)量系統(tǒng)的動力學(xué)模型建立，振動數(shù)學(xué)模型的建立及求解。,多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立，分目標(biāo)函數(shù)權(quán)重系數(shù)的歸一化處理，優(yōu)化算法的收斂。,,,,,,研究進(jìn)程,,2013.3：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定研究內(nèi)容，完成開題報(bào)告。2013.4：合理選擇各參數(shù)，得出一份

15、合適的建模數(shù)據(jù)。2013.5：對擺線鋼球減速器進(jìn)行三維建模。2013.6~2013.7：將模型導(dǎo)入Adams，施加約束和力矩，進(jìn)行仿真，得出各參數(shù)曲線，驗(yàn)證理論計(jì)算。2013.8~2013.9：簡化模型，分析其振動特性，著手小論文寫作。2013.10~2013.11：對配重進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，驗(yàn)證其優(yōu)化后模型的優(yōu)越性。2013.12：對之前工作進(jìn)行總結(jié)完善。2014.1~2014.5：按照學(xué)校要求撰寫論文2014.6：制作論文P

16、PT，準(zhǔn)備論文答辯。,,,,,,參考文獻(xiàn),,[1] 饒振綱．行星傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994.6[2] 鄭州工學(xué)院機(jī)械學(xué)學(xué)科組．?dāng)[線針輪行星傳動[M]．北京：科學(xué)出版社，1978[3]馮澄宙．漸開線少齒差行星傳動[M]．北京：人民教育出版社，1981.3[4] 安子軍，曲繼方．雙擺線無隙鋼球傳動間隙調(diào)節(jié)力矩分析．機(jī)械傳動.1995.4[5]安子軍，曲繼方.擺線鋼球傳動的動平衡研究.現(xiàn)代機(jī)械.1994.3[

17、6]安子軍，曲志剛，張榮賢．?dāng)[線鋼球傳動的齒形綜合研究．機(jī)械工程學(xué)報(bào)．1996.10[7] 王保民．關(guān)于擺線特性的研究．機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2002.1[8]張彩麗，李思益．雙擺線鋼球減速器齒廓曲線的研究與分析．設(shè)備設(shè)計(jì)與維修．2003.9：67-69[9]張榮賢，曲繼方，安子軍．?dāng)[線鋼球傳動的傳動比計(jì)算．太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào).1995.3[10]王香花，呂景輝．對擺線鋼球行星傳動減速器的研究.科學(xué)之友.2010.12：30-32

18、[11]楊作梅，安子軍，張鵬．基于空間嚙合理論的擺線鋼球行星傳動根切研究．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2009.10：216-261[12] 劉錫鋒，李思益．雙擺線行星傳動減速器振動分析.西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2003.9：218-222,,,,,,參考文獻(xiàn),,[13] 周建軍，陳子辰．?dāng)[線鋼球行星傳動受力分析．1978[14]安子軍，胡瑞雪．?dāng)[線鋼球行星傳動齒廓誤差參數(shù)分析.機(jī)械傳動.2007.2：63-65[15] 李思益，張彩麗.擺線齒廓分析

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