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    开题报告PPT-Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削加工热分区的研究.ppt

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    开题报告PPT-Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削加工热分区的研究.ppt

    ,,,,,,1,,学院机械工程学院 指导老师周里群 教授 姓名邱奕 学号201230071588,Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削加工热分区的研究,,,,,,内容提要,1课题的研究背景及意义 2国内外的研究现况 3研究的内容及目标 4研究技术路线 5关键问题与难点问题 6研究进程 7参考文献,,,,,,,,,,,能源,,,化工,,,,Cr18Mn18N奥氏体不锈钢应用领域,,,建筑,,医疗,课题研究背景及意义,,能源涡轮发电机组的,发电机转子的定位环,其作用是防止转子绕组端部在离心力作用下发生变形,它是涡轮发电机中承受负荷最大的部件。 化工抗晶间腐蚀高强度特种螺栓 建筑 医疗 航天,,Cr18Mn18N奥氏体不锈钢特点,耐高温 耐腐蚀 无磁 高亮度 超级耐海水腐蚀、高韧性、耐高温以及良好的人体适应性,Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削特性,磨削每单位体积的表面需要很高的能量输入,这个在接触区的热量导致加工工件过热,造成热损伤。增加效率的同时可能导致工件的热损伤,因此增加材料去除效率受到限制,研究难加工材料磨削的合适参数具有很重要的意义。,,,,,,,背景及意义,Cr18Mn18N奥氏体不锈钢材料磨削特点,,随着不锈钢、硬质合金、钛合金以及高温合金等难加工材料在航天事业、国防军工、化工、机械等主要领域运用的不断扩大,以及对加工零件品质规格、寿命及可靠性设计要求的不断提升,提高难加工材料零件尺寸及形状精度要求、加强零件加工面的完整性、减少加工过程中的磨削烧伤、提高加工后的零件疲劳寿命等已成为工业发展中亟待攻克的难题。为此,探究难加工材料的磨削加工对于提高产品质量、提升效率和减少生产资料的浪费有十分关键的作用。,传统方法的研究不足,不确定性(采用冷却液),本文的研究方法,能够精确的获得工件的热分区(通过工件热分配系数) 避免了磨削过程中由于陡峭的温度梯度导致的错误 交替实验法减少不确定性(实际接触面) 基于麦夸特算法的逆向模型和有限元分析用于热分区的验证。 通过间接测定工件硬度进一步验证本文实验方法的可靠性,进入工件的热分配比-Rw取决的参数,,,,,,,背景及意义,课题的提出及意义,,磨削热损伤的研究需要了解工件和砂轮的热分区的磨削机理。在本文研究中,新的研究方法和实验法的,用于研究了在工件热分区上的磨削变量的影响,提出了一个新的研究参数-工件热分配系数(Rw)。 1.新方法避免了磨削典型的磨削操作中由于温度梯度骤变造成的错误。 2.防止了实际接触区域温度的不确定度变化。 3.通过基于麦夸特算法的逆向模型和有限元仿真来进行验证,,,,,背景及意义,不锈钢磨削的特点磨削力大、磨削温度高、加工表面易损伤、表面完整性差, 研究的意义Cr18Mn18N 奥氏体不锈钢由于其材料物理、力 学性能(良好的韧性、耐 腐蚀、耐磨损、强度)的特殊性,在磨削过程中将产生大量的热量, 这会对工件的表层组织产生影响,严重时会发生烧 伤和并产生裂纹,影响到工件的使用,,,,,,,背景及意义,无侧隙啮合副 无侧隙W输出机构 啮合副间隙自动调节机构,,,无侧隙啮合技术,零回差特性,,,,,,背景及意义,,,无回差特性 承载能力高、刚度大,传动效率高、具有运动倒置功能 结构紧凑、控制精度高,传动比大、范围广 传动平稳、无噪声,,摆线钢球传动特点,,,,,,,,,国内外研究现状,国外研究现状,1982年美国人洛斯麦法兰德(ROYSMCFARLAND)在美国杂志机械工程师上提出了一种利用轴承滚珠和轴承垫圈代替齿轮轮齿的“无齿齿轮”传动技术。 20世纪80年代中期,国际上美、德、日、捷克等国相继提出了多种钢球传动的新结构。 20世纪90年代起,日本学者对摆线钢球传动进行了较深入的理论研究和探讨,并在机器人的关节传动机构和某些精密伺服传动机构上得以应用。,,,,,,,国内外研究现状,国外研究现状,,图(2)单级BR系列钢球减速器结构简图,1.输入轴;2、9、11轴承;3.端盖;4.十字滑道盘;5.等速钢球;6.偏心盘;7.变速钢;8.输出盘;10.机架;12.预压螺母;13.密封圈;14.输出轴,1传动比545 2扭矩范围为5250Nm 3最高转速3000r/min,,,,,,,,,国内外研究现状,国内研究现状,,四川轻化工学院的李思益等人在加工制造及样机实验方面进行了细致研究。 杭州电子工业学院的周建军教授推导出了接触受力的计算公式。 燕山大学的曲继方教授、安子军教授在传动原理及型变换、加工制造等理论和实践方面独具特色。,,,,,,国内外研究现状,国内研究现状,,1.输入轴;2、8、10.轴承;3.定摆线盘;4.钢球;5.动摆线盘;6.平衡块;7.壳体;9.螺钉;11.密封圈;12.止推螺母;13.预压螺母;14.输出轴,图(3)一种新型摆线钢球减速器,,,,,,,研究的内容及目标,机械振动,,,动载荷和噪声 工作性能和使用寿命下降 零、部件早期失效,,,振动分析,,偏心轴输入,,,设计配重块,,,优化配重,,,,,,,研究的内容及目标,,各参数的合理确定及其理论计算。,简化减速器模型并对其振动特性进行分析。,研究目标,通过以上内容的研究,我们可以得出摆线钢球减速器各参数的理论计算公式并验证其正确性,得出其振动特性以及对配重块进行优化设计,得出最优模型。,摆线钢球减速器的建模以及在adams中的仿真。,对配重块进行优化设计。,,,,,,,,,,研究的内容及目标,图(4)内外摆线在Mathcad中的动态仿真,,,,,,研究的内容及目标,,图(5)内外摆线啮合仿真,,,,,,,研究技术路线,,理论研究,,,,齿廓曲线性质研究以及转化机构法计算传动比。 2. 滚圆半径、短福系数K、摆线波数等参数的选择以及基于空间啮合理论的根切研究。 3. 依据弹性力学赫兹应力理论,提出减速器的力学模型,导出其受力计算公式。,,,,,,,研究技术路线,,技术路线,,,在现有学校的基础上,购买热电偶器件,搭建实验平台,进行实验测试。 2. 应用ansys13.0中APDL模块,建立三维瞬态热传导模型,得出相应的模拟参数情况。 3.使用逆向热流模型,对热分区参数进行验证,,,,,,,,研究技术路线,,振动分析,,,按质量集中法,计及阻尼的影响,将模型简化为单自由度质量弹簧阻尼系统。 由质心运动定理列出运动微分方程,并对其求解,分析得出其共振条件和临界转速。 不计重力和阻尼,将模型简化为单自由度扭转系统,由转动动量矩定理列出运动微分方程,计算其扭转振动。,,,,,,,,研究技术路线,,配重优化设计,,,根据力矩平衡,求得配重的平衡离心惯性力大小。 综合考虑配重质量及其制造加工工艺,选定配重截面形状,并标明其关键尺寸。 建立配重外形和质量的多目标优化数学模型,利用Matlab遗传算法工具箱进行优化,得出优化后的配重尺寸参数。,,,,,,关键问题与难点问题,,,,,,,,参数确定,建模仿真,振动分析,优化设计,,,不平衡质量系统的动力学模型建立,振动数学模型的建立及求解。,多目标优化数学模型的建立,分目标函数权重系数的归一化处理,优化算法的收敛。,,,,,,研究进程,,2013.3查阅相关文献,确定研究内容,完成开题报告。 2013.4合理选择各参数,得出一份合适的建模数据。 2013.5对摆线钢球减速器进行三维建模。 2013.62013.7将模型导入Adams,施加约束和力矩,进行仿真,得出各参数曲线,验证理论计算。 2013.82013.9简化模型,分析其振动特性,着手小论文写作。 2013.102013.11对配重进行优化设计,验证其优化后模型的优越性。 2013.12对之前工作进行总结完善。 2014.12014.5按照学校要求撰写论文 2014.6制作论文PPT,准备论文答辩。,,,,,,参考文献,,[1] 饶振纲.行星传动机构设计[M].北京国防工业出版社,1994.6 [2] 郑州工学院机械学学科组.摆线针轮行星传动[M].北京科学出版社,1978 [3]冯澄宙.渐开线少齿差行星传动[M].北京人民教育出版社,1981.3 [4] 安子军,曲继方.双摆线无隙钢球传动间隙调节力矩分析.机械传动.1995.4 [5]安子军,曲继方.摆线钢球传动的动平衡研究.现代机械.1994.3 [6]安子军,曲志刚,张荣贤.摆线钢球传动的齿形综合研究.机械工程学报.1996.10 [7] 王保民.关于摆线特性的研究.机械科学与技术.2002.1 [8]张彩丽,李思益.双摆线钢球减速器齿廓曲线的研究与分析.设备设计与维修.2003.967-69 [9]张荣贤,曲继方,安子军.摆线钢球传动的传动比计算.太原重型机械学院学报.1995.3 [10]王香花,吕景辉.对摆线钢球行星传动减速器的研究.科学之友.2010.1230-32 [11]杨作梅,安子军,张鹏.基于空间啮合理论的摆线钢球行星传动根切研究.农业机械学报.2009.10216-261 [12] 刘锡锋,李思益.双摆线行星传动减速器振动分析.西安工业学院学报.2003.9218-222,,,,,,参考文献,,[13] 周建军,陈子辰.摆线钢球行星传动受力分析.1978 [14]安子军,胡瑞雪.摆线钢球行星传动齿廓误差参数分析.机械传动.2007.263-65 [15] 李思益,张彩丽.摆线齿廓分析计算及MathCAD动态仿真.现代制造工程.2002.1037-38 [16]唐永辉,林国湘,叶进宝.摆线钢球传动虚拟设计与运动仿真. 机械传动.2010,34 [17]张启先,张玉茹.我国机械学研究的新进展与展望.机械工程学报.1996.41-4 [18] 唐定国,陈国民.齿轮传动技术的展望.机械工程学报.1993.535-41 [19]张国瑞,张展.行星传动技术[M].上海上海交通大学出版社.19894-7 [20]李思益.双摆线钢球减速器原理设计及摆线沟槽的数控加工.机械设计与制造.1997.438-39 [21]Roy S.McFarland。Employs trochoidal motion and bearing balls.Mechanical Engineering,1982.160 [22]Qu jifang,An Zijun。Research on zero clearance cycloid ball transmission.Chinese journal of mechanical engineering(Englishi edition).1994.717-23,,,,,,,31,,谢谢大家,

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