中凸变椭圆活塞刀架机械结构及活塞加工研究

摘要

本文针对非圆活塞车削加工技术，特别是中凸变椭圆活塞的车削加工原理及其刀架设计进行研究。提出一种新的超磁致伸缩微进给机构，通过将超磁致伸缩微进给机构与凸轮机构组合用于刀架设计，实现了伺服刀架的两个独立成形运动，即刀具相对工件形成非圆轨迹的运动和刀具相对工件形成纵向中凸曲线轨迹的运动。实验表明，本文研制的非圆活塞车削加工伺服刀架具有良好的驱动特性和加工稳定性，提高了非圆活塞加工的精度和效率。
　　第一章绪论，介绍本科题研究的背景及其重要意义，阐述了中凸变椭圆活塞的特点及其它的优点。研究了中凸变椭圆活塞的加工现状，分析了国内外的发展现状，在此基础上，提出了本文的研究内容。
　　在第二章中论述了中凸变椭圆活塞的加工原理，从磁致伸缩现象出发，分析了磁致伸缩材料的优点，应用现状，并从理论上分析了磁致伸缩的变形机理。最后，导出了变椭圆的加工机理，中凸型线加工机理。
　　第三章是对伺服刀架结构进行设计，根据伺服刀架结构的参数，设计出超磁致伸缩机构和凸轮机构的具体尺寸。分析了预压力、温度误差等对伺服刀架输出特性的影响，用实验和软件的方法对施加预压力的弹簧板进行了特性分析，做出一定的结构优化。此外针对温度对磁致伸缩机构的影响，设计出伺服刀架的冷却机构。
　　第四章是对伺服刀架的控制系统进行设计，伺服刀架采用PID控制器，并介绍了控制器的原理和进行控制的方法。通过电涡流传感器的微位移的检测构成反馈，重点介绍了凸轮反馈控制电路。
　　第五章讨论了中凸变椭圆活塞加工系统的建立，以及非圆活塞的车削实验，以铝合金活塞为加工对象，进行实际切削实验，初步验证了该伺服刀架的有效性。
　　最后对我的研究成果给出了相应的结论。

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第1章 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3课题研究内容

第2章 中凸活塞变椭圆活塞车削加工原理

2.1磁致伸缩材料的工作机理

2.3中凸型线的成形机理

2.3本章小结

第3章 伺服刀架结构设计

3.1 伺服刀架结构设计参数

3.2 超磁致伸缩执行器的机构参数设计

3.3 弹簧板的有限元分析

3.4 弹簧板的有限元分析

3.5 凸轮机构的结构设计

3.6伺服刀架的结构尺寸

3.7 伺服刀架的冷却机构

3.8 通过ANSYS分析温度对GMM的影响

3.9 本章小结

第4章 伺服刀架的控制系统设计

4.1 伺服刀架控制系统设计

4.2 PID控制器原理及方法

4.3微位移检测

4.4凸轮反馈控制电路

4.5本章小结

第5章 中凸变椭圆活塞加工系统实验研究

5.1 中凸变椭圆活塞加工系统硬件结构

5.2 伺服刀架采样效果观察试验

5.3 中凸变椭圆活塞车削加工实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢