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公开(公告)号：CN112620820B
公开(公告)日：2022-05-31
申请号：CN202011428398.0
申请日：2020-12-09
Applicant: 中南大学
IPC: B23F17/00
Abstract: 本发明公开了一种用于超声振动辅助高效切削薄板齿轮的加工方法，包括如下步骤：S1，识别超声振动辅助加工中切削力的振荡频率和切屑的形成频率；S2，获取机床的激励频率范围；S3,获取超声振动辅助加工的切削力系数、机床刀具的模态参数、装卡后薄板齿轮的模态参数；S4，获得振动能量比；S5，求解切削参数稳定区域，并获得临界切削深度；S6，根据临界切削深度以及与振动能量比的分析，获得加工所需切削深度和切削速度。本发明为了控制刀具的超声振动辅助加工中稳定性，本专利从超声振动辅助加工的多个振动源及在其影响的下系统刚度与切屑深度出发，建立了超声加工中刀具稳定性预测方法，提供切削参数稳定域，为高效加工薄板齿轮奠定了基础。
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公开(公告)号：CN112845004A
公开(公告)日：2021-05-28
申请号：CN202110014319.X
申请日：2021-01-06
Applicant: 中南大学
Abstract: 本发明公开了一种用于冷摆碾压成型齿轮的超声变幅杆，包括沿一轴线依次同轴设置的定位段、第一振动安装段和振动变换输出段；所述第一振动安装段朝向定位段的侧面设有第一压电致动器安装槽；所述振动变换输出段，包括依次设置的第一中间段、第二中间段和振动输出段，所述第一中间段和第二中间段之间设有第二压电致动器安装槽，所述第二中间段上设有相对轴线倾斜的通槽，且所述第一压电致动器与第二压电致动器产生的超声振动进行叠加。本发明两组超声振动可叠加，产生能量更大的振动，并最终传递至振动输出段，作用在工件或刀具上，实现超声振动加工；再加上倾斜的通槽可产生扭转和轴向的复合振动，降低成型压力，提高工件表面的切削质量。
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公开(公告)号：CN112620821A
公开(公告)日：2021-04-09
申请号：CN202011475310.0
申请日：2020-12-15
Applicant: 中南大学
Abstract: 本发明公开了一种用于自适应精密加工薄板齿轮的系统及方法，包括超声振动变幅杆、连接件、浮动装置、刀具和弹性阻尼装置；连接件连接于超声振动变幅杆端部；浮动装置包括浮动块和第一垫圈；浮动块安装于连接件内且远离超声振动变幅杆的一侧与第一垫圈连接固定；刀具与第一垫圈接触并与浮动装置固定相连；弹性阻尼装置包括弹性件和阻尼器，弹性件和阻尼器均安装于浮动块远离刀具的一侧，分别用于对浮动块施加弹性力和阻尼作用。本发明通过第一垫圈对刀具受到的冲击力进行缓冲，随后刀具的冲击力传递到浮动块，利用弹性件和阻尼器的作用，对浮动块的运动起到缓冲和迟滞作用，减少冲击和振动，提高加工稳定性和刀具寿命。
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公开(公告)号：CN112571150A
公开(公告)日：2021-03-30
申请号：CN202011431396.7
申请日：2020-12-09
Applicant: 中南大学
IPC: B23Q17/00
Abstract: 本发明公开了一种用于监测薄板齿轮的薄板加工状态的非线性方法，包括如下步骤：S1,获得加工中的工件振动加速度随时间函数的曲线；S2，获得薄板齿轮‑刀具系统的固有频率，阻尼比；S3,建立薄板齿轮‑刀具系统的动力学响应方程；S4，获得多组薄腹板齿轮‑刀具系统的响应特征；S5，获得多组振动能量；S6,形成单位向量内的能量分布曲线；S7，若监测到实际加工中的振动能量不在以上的振动能量分布曲线内，则为异常工况。本发明通过超声振动辅助加工中超声振动激励工件‑刀具系统后的频响特征，建立了超声加工中薄板状态的非线性监测方法，采集一组正常工况下的数据即可建立超声加工薄板齿轮的加工状态模型，可提高薄板齿轮加工稳定性及加工效率。
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公开(公告)号：CN111843615A
公开(公告)日：2020-10-30
申请号：CN202010609371.5
申请日：2020-06-29
Applicant: 中南大学
Abstract: 本发明公开了一种超声振动辅助加工中材料的断裂韧性的快速识别方法，包括如下步骤：S1，进行超声振动辅助低速切削加工，以形成连续不断裂的切屑，并获得其切削参数和切削力；S2，根据能量守恒定律，计算获得材料的剪切强度τ与新表面形成所需的能量G；S3，进行超声振动辅助快速切削加工，获得其切削参数和切削力，并分析获得单位时间内切屑断裂次数N；S4，通过能量守恒定律，计算获得材料的断裂韧性Gfr。本发明通过分析切削中能量守恒，动量守恒及变形协调关系，以切削实验为基础，提供了一种快速准确识别超声振动辅助加工中的材料的断裂韧性的方法，为分析切削过程中的物理现象及切屑形成机理奠定了基础。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109014394B
公开(公告)日：2020-02-07
申请号：CN201810904528.X
申请日：2018-08-09
Applicant: 中南大学
Abstract: 本发明公开了一种超声振动辅助高效拉削加工涡轮盘榫槽的装置及方法，装置包括超声波发生器、超声换能器、振动变幅杆和连接座；连接座的中部设有贯穿孔，连接座有多个、沿刀具工作台长度方向并列布置、可拆卸连接于刀具工作台上；振动变幅杆包括主体杆和多个变幅杆，主体杆为沿刀具工作台长度向设置的变径杆，变幅杆为自刀具工作台向拉刀刀盒设置的变径杆，各变幅杆的底端均连接于主体杆的变径位置处、顶端均与拉刀刀盒相连；主体杆通过连接座装配于刀具工作台；通过振动变幅杆将振动放大后可控的传递至拉刀。确保刀齿与工件在一个振动频率周期内完全脱离。从而能够提高加工效率，并能减小干涉给刀具带来的损伤，延长了刀具的使用寿命。
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公开(公告)号：CN109408857A
公开(公告)日：2019-03-01
申请号：CN201811026141.5
申请日：2018-09-04
Applicant: 中南大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种螺旋锥齿轮形性协同制造的智能参数驱动模块化设计方法，通过数值载荷齿面接触分析(NLTCA)构建形性协同制造中加工参数与物理性能的直接函数关系，探究二者之间的关联规律，为MOO加工参数反调及形性协同系统建模提供基础。考虑螺旋锥齿轮的齿面弯曲特性和高使役性能要求，基于精确的双曲面壳单元模型的求解分析。采用有限元法和线性规划法相结合的形式求解NLTCA的目标函数，建立加工参数与齿面物理性能评价项的直接关联规律。双曲面壳单元模型兼容了圆柱壳和圆锥壳模型特点，能更精确的反映齿面的弯曲特性。基于双曲面壳单元模型的螺旋锥齿轮及设定的边界条件，既考虑了齿轮啮合刚度又考虑了齿轮接触柔性，保证NLTCA的数值结果更真实有效。
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公开(公告)号：CN109376455A
公开(公告)日：2019-02-22
申请号：CN201811340350.7
申请日：2018-11-12
Applicant: 中南大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种弧齿锥齿轮载荷弹性接触变形数值计算方法，在齿面接触分析的基础上提出，并分别考虑了单齿啮合和双齿啮合状态下的齿面接触变形，完成了整个啮合周期的齿面接触变形计算。本发明提出的齿面变形解析计算中，载荷是对齿面变形影响较大的一个重要因素。在双齿啮合条件下，齿面上所受的接触力要小于单齿啮合条件下的齿面接触力；双齿啮合条件下的齿面变形要小于单齿啮合条件下的齿面变形。因为在双齿啮合时，由于有两对齿同时参与啮合，共同分担齿轮所受的载荷，齿面上的接触力会小于单齿啮合时齿面的接触力，导致双齿啮合条件下的齿面变形小于单齿啮合条件下的齿面变形。为高性能齿轮传动和齿轮产品的设计提供参考和思路。
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公开(公告)号：CN109343466A
公开(公告)日：2019-02-15
申请号：CN201811027862.8
申请日：2018-09-04
Applicant: 中南大学
IPC: G05B19/18 , G05B19/404 , G05B19/408 , G05B19/4097 , B23F9/00
Abstract: 本发明公开了一种螺旋锥齿轮形性协同加工参数混合反调修正方法，给出一种几何与物理性能协同优化方案，优化目标是可任意预设的ease-off齿面，优化结果是带反调量的精确加工参数，使反调过程变成理论设计齿面向预设ease-off目标齿面的无穷最小化逼近过程，逼近程度定义残余ease-off来评判。考虑ease-off齿面的高阶性能，建立考虑误差齿面高阶特性的可预设制造精度的通用加工参数反调模型，优化加工参数为最优设计变量，考虑建立目标函数的强烈非线性，并探究其原因，提供更高效更精确更稳定的非线性最小二乘鲁棒性算法，获得可靠稳定的数值解。同时借助齿面接触性能分析的主要手段有限元LTCA技术，提出几何与物理性能协同优化的通用加工参数混合反调的主动创成方法。
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公开(公告)号：CN118194640A
公开(公告)日：2024-06-14
申请号：CN202410261010.4
申请日：2024-03-07
Applicant: 中南大学
IPC: G06F30/23 , G06F30/17 , G06F17/11 , G06F111/06 , G06F111/04
Abstract: 本发明公开了一种基于齿顶修缘的摆线等高齿接触性能优化方法，包括建立齿顶修缘的刀具数学模型；基于矩阵转换，将刀具数学模型由所在刀具坐标系转换至工件坐标系；根据啮合原理，从工件坐标系下的刀具数学模型得到齿面方程；利用齿面方程求解齿面离散点，以建立齿顶修缘的齿轮CAD模型；基于有限元分析法，对齿顶修缘的齿轮CAD模型进行加载接触分析，以调整齿顶修缘半径和高度。本方法通过对刀具根部修形，从而实现齿顶修缘，增大齿顶的修形量，避免啮合时齿顶与齿根相接触，并在齿轮加载情况下调整齿顶修缘量，避免边缘接触，实现了准双曲面齿轮的接触强度和弯曲强度的协同优化。
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