生物医用多孔钛及钛合金激光快速成形研究进展

多孔钛及钛合金具有良好的生物相容性和与人骨更匹配的力学性能,是人体理想的替代材料,因此其制备技术及相关性能研究引起了广泛关注。激光快速成形是一项先进的制造技术,在制备生物多孔金属材料时具有独特的优势。介绍了激光快速成形的工作原理和技术特征,根据成形工艺特点简要回顾了4种代表性激光快速成形技术(选择性激光烧结、选择性激光熔化、激光近净成形和激光立体成形)的国内外发展现状,并重点论述了这几种技术在制备生物医用多孔钛及钛合金方面的最新研究进展,最后指出了今后在该领域的主要研究工作。     

基于包络理论的谐波传动共轭齿廓求解和啮合分析

针对数值求解谐波传动共轭齿廓推导复杂,不易求解等问题,运用一种根据柔轮运动轨迹包络的方法求解共轭齿廓,同时调整柔轮齿廓的沿轴向的不同齿高,使柔轮齿与共轭钢轮齿啮合时不发生干涉。为分析柔轮的齿根圆半径和转矩对柔轮应力的影响,通过Ansys Workbench建立了多体接触模型,探究了齿根圆半径和加载不同转矩对柔轮应力的影响规律。结果表明:柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度高于所加载的转矩,因为谐波传动为多齿啮合传动,单个齿所受的应力较小,载荷对柔轮应力的影响相对小于齿廓参数的影响。     

生物医用多孔Ti-6Mo合金选择性激光烧结的结构特征和力学行为

采用选择性激光烧结金属元素Ti、Mo和粘结剂的混合粉末,制备了多孔Ti-6Mo合金,并研究了其结构特征和力学性能。结果表明,多孔Ti-6Mo合金的孔隙结构与烧结工艺有关,随着烧结温度从1000℃升高到1200℃,孔隙由三维连通孔变为相互孤立孔,孔隙率从58%下降到24%,孔径从112μm减小到43μm;多孔Ti-6Mo合金在室温为片层组织,均由大量α相和少数β相构成,并伴有微量α析出物;压缩应力-应变曲线表现为弹性变形、塑性屈服和断裂区三阶段,随着孔隙率降低,弹性模量和屈服强度分别在2.07~11.9 GPa和31.4~152.8 MPa增大,且相对弹性模量和相对屈服强度和相对密度之间遵循幂律关系。多孔Ti-6Mo合金的孔隙特征和力学性能均可满足自然骨要求,是一种可行的医用材料。     

NURBS曲线在罗茨泵转子型线设计中的应用

将NURBS曲线运用到罗茨泵转子型线的设计中,设计了叶峰曲线的合理区域。求解了NURBS曲线的包络条件,实现了由控制点和权因子决定NURBS曲线罗茨泵转子型线的方法。该方法重新设计了渐开线型转子型线,平均误差在0.1μm内,处于合理误差范围内,验证了NURBS曲线设计罗茨泵转子型线的可行性。并利用NURBS曲线局部可调的特性,对转子型线进行了改进优化,使转子型线的面积利用系数提高了1%,为罗茨泵转子型线设计提供了一种理论和方法。     

基于喷射粘结工艺的陶瓷坯体后处理性能调控

商用设备在进行陶瓷坯体成形时不易对坯体组织进行调控,难以成形高致密坯体,且常压后处理强化效果较差.基于自开发成形系统和自有材料,通过调节成形粉末配方、调控铺粉层厚、切换铺粉方法等调控Al2O3坯体的成形组织,成形了相对密度为43.9%的高致密坯体。采用“陶瓷浆料渗透+分步烧结”综合化后处理流程研究了不同坯体组织的渗透强化机理,并以此为依据对预烧结过程进行调控,显著提升了高致密成形坯体的最终性能,常压烧结后相对密度达89.3%,抗弯和抗压强度分别为91.9 MPa和813.2 MPa。该研究所用材料、工艺和装备仪器门槛低、易操作,为制备高性能结构陶瓷提供了一种灵活、快捷的技术方案。     

基于FCE-AHP的双螺杆压缩机综合性能研究

针对双螺杆压缩机的性能评估中难以定量分析的问题,课题组提出了一种基于模糊综合评判法(FCE)和层次分析法(AHP)的综合性能计算方法。结合各个因素建立了压缩机综合性能的层次型指标系统;压缩机性能参数中首选影响较大的因素来建立模糊评估模型,选取系统评判指标;采用层次分析法(AHP)确定评估体系的权重。研究得出了考虑多因素、具有综合性、能够评价双螺杆压缩机综合性能指标的公式。该性能指标公式能够有效表示所设计转子型线优劣,提高设计效率。     

基于自适应测量和实时重构的自由曲面特征产品的逆向研究

为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机CMM,提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μ级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

变螺距双螺杆压缩机性能分析

针对双螺杆压缩机螺距更改时其性能参数的变化,首先,探索双螺杆压缩机性能主要影响因素,并推导主要因素接触线长度、泄漏三角形面积以及面积利用系数的计算公式;然后,使螺杆的螺距按照一定规律的变化,分析螺距变化对双螺杆压缩机性能的影响,通过MATLAB绘制螺杆的螺旋展开线并对螺旋线连续性进行分析;最后,得到一段式、两段式、三段式变螺距螺杆转子对压缩机性能的影响。结果表明,中间段变螺距对双螺杆压缩机性能有明显的提升效果。     

基于VC＋＋的经编机共轭凸轮参数化设计

根据经编机共轭凸轮轮廓曲线方程,采用了VC＋＋编程软件并结合其内置的三维图形软件包OpenGL设计可视化应用软件,该软件可以根据用户选定的从动件运动规律及相关的结构尺寸得到凸轮的实际轮廓点云,并生成相应的轮廓点云文件,在UGNX5.0中导入点云文件完成经编机凸轮轮廓曲线的绘制以及凸轮实体造型设计。     

螺杆转子型线正向设计中的曲线连续性研究

螺杆转子是双螺杆压缩机的核心,而传统规则曲线的构造自由度越来越不能满足螺杆转子型线的设计要求,由此本文提出了利用自由曲线代替传统规则曲线来获得更高自由度和曲线连续性的型线。对自由曲线的转子型线设计深入研究,利用几何解析法实现对规则曲线的控制点及权因子的获取,实现只由控制点、权因子和节点矢量决定的一段式自由曲线典型型线设计,减少了传统分段设计型线的步骤,大幅提高了设计效率。提出利用控制型线段端点矢量的方法设计曲线连续级别为G0、G1和G2的自由曲线型线,利用控制点与次数对曲率变化规律研究,得到了曲率平稳且与典型型线误差低于0.1μm的自由曲线型线。