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[发明专利]一种适用于高速拉削小模数圆柱齿轮的超声振动变幅杆-CN202311026313.X在审
发明人：陈雪林;邵文;唐进元 -专利权人：中南大学;中南林业科技大学
申请日： 2023-08-15 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： B23F23/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于高速拉削小模数圆柱齿轮的超声振动变幅杆，涉及超声加工技术领域，包括：水平杆、第一竖直杆、第二竖直杆，水平杆上设置有压电致动装置以驱动水平杆振动；第一竖直杆下端与水平杆相连；第二竖直杆下端与水平杆相连，第二竖直杆尺寸为第一竖直杆尺寸0.9倍，从第一竖直杆与水平杆连接点到第二竖直杆与水平杆连接点的距离为水平杆中谐振波的半波长的奇数倍；第一竖直杆与第二竖直杆上端分别与固定齿轮的夹具两端连接。本发明压电致动装置使水平杆轴向谐振振动，由于第一竖直杆和第二竖直杆的存在，产生了轴向、弯曲的非谐振振动，实现了加工齿轮过程中的多个方向耦合振动，提高了加工效率、刀具的寿命和工件的表面质量。
一种适用于高速拉削小模数圆柱齿轮超声振动变幅杆

[发明专利]一种喷丸强度预测方法、系统、电子设备及存储介质-CN202310772330.1在审
发明人：赵久越;张慧芸;唐进元;郭敏智 -专利权人：中南大学;中国航发中传机械有限公司
申请日： 2023-06-27 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明涉及喷丸强度预测技术领域，特别涉及一种喷丸强度预测方法、系统、电子设备及存储介质，其方法包括：根据每个喷丸时间的实验参数和二维高斯分布概率模型计算喷丸的冲击次数分布，并通过随机函数生成每个喷丸时间的独立弹丸球心坐标；基于冲击次数分布和独立弹丸球心坐标，确定每个喷丸时间的Almen试片喷丸显示动力学有限元仿真模型；通过显示动力学求解器计算Almen试片喷丸显示动力学有限元仿真模型在每个喷丸时间的多个深度的残余应力值；将残余应力值按照多个深度对应导入至预设的Almen试片静力学有限元仿真模型中，并通过静力学求解器计算得到试片弧高值。本发明能够更加精细地建立数值模型，并精准有效预测喷丸强度。
一种强度预测方法系统电子设备存储介质

[发明专利]超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀-CN202310875577.6在审
发明人： 唐进元;陈雪林;胡泽华;陈留洋 -专利权人：中南大学;中南林业科技大学;长沙思胜智能设备有限公司
申请日： 2023-07-17 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： B23F5/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，包括拉刀本体和多个拉刀单元，多个拉刀单元可拆卸的安装在拉刀本体上，多个拉刀单元沿拉刀本体的轴向分布，相邻两个拉刀单元沿拉刀本体的轴向的距离的两倍小于或等于待加工齿轮的齿厚，拉刀单元包括多个刀齿，多个刀齿沿拉刀本体的周向间隔设置，刀齿的刃倾角大于零。本发明可以通过在拉刀单元上安装不同直径的拉刀单元，调节拉削切削深度，可以减少由于刀齿切入切出造成切削力波动，可以确保加工的连续性，进一步降低切削力的冲击，可大大提高加工稳定性和加工精度。
超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮成型

[发明专利]一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统及方法-CN202111573872.3有效
发明人： 唐进元;陈雪林;邵文 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-12-21 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： B24C1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于强化高强度齿面的超声高速喷丸系统，包括：加工台，安装有第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于装夹工件并带动工件运动；超声振动变幅杆，竖向设置且与第二驱动机构连接以沿一竖向轴线旋转，所述超声振动变幅杆上安装有多组压电致动器；圆盘，设于超声振动变幅杆中部并径向向外延伸，外周设有反弹端面，所述圆盘位于多组压电致动器引起的超声振动变幅杆的振动波峰处。本发明利用超声振动变幅杆的超声振动和圆盘的振动反弹，对喷丸进行加速，以提高喷丸的速度和冲击能量，保证其满足高硬度工件表面的加工。
一种用于强化强度超声高速系统方法

[发明专利]用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置及方法-CN201810387335.1有效
发明人：陈雪林;唐进元;周元生;刘安民 -专利权人：中南大学;湖南工学院
申请日： 2018-04-26 - 公布日： 2023-08-08 - 主分类号： B23Q17/09 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于监测切削加工及切屑形成中刀具状态的装置及方法，包括安装在刀架上的刀具和AE信号采集器、工件、试验平台、数据采集系统,所述刀架包括主夹持器、副夹持器和隔热减振垫，刀具和隔热减振垫并排布置在主、副夹持器之间，副夹持器通过连接螺栓穿过隔热减振垫正向锁紧在主夹持器上，副夹持器通过调节螺栓反向顶紧在主夹持器上，AE信号采集器安装在副夹持器上，在刀具的后刀面上布置有压电式力传感器一，在刀具的前刀面上布置有压电式力传感器二，在主夹持器上安装有表面应变计，在刀具上方安装有高速CCD相机。本发明AE信号采集精度高、独立性好、关联性强。
用于监测切削加工切屑形成刀具状态装置方法

[发明专利]一种齿轮类零件超声喷丸强化装置-CN202210106251.2有效
发明人：邵文;吕亮亮;唐进元;龙荃 -专利权人：中南大学
申请日： 2022-01-28 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种齿轮类零件超声喷丸强化装置，包括：工作台，安装有旋转驱动机构；旋转台，与旋转驱动机构连接以能够相对工作台旋转，旋转台上安装有超声发生器；安装于旋转台的超声换能器，能够随旋转台同步旋转；超声振动变幅杆，底端与超声换能器连接，顶端用于装夹工件，用于将超声换能器发出的超声振动传递给工件。本发明配合传统喷丸装备即可实现对待处理零件的超声喷丸强化处理，喷丸不需要施加超声振动，使得喷丸速度不受影响，提高喷丸速度，喷丸撞击力量足够，强化效率高；旋转台带动超声振动变幅杆以及工件做旋转运动，实现对复杂表面的加工，并且获得均匀的表面强化层。
一种齿轮零件超声强化装置

[发明专利]一种薄壁锥齿轮轴装配模态试验测试装置及方法-CN202111403503.X有效
发明人：孙周;唐进元;陈思雨;陈亚峰 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-11-22 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G01M13/025 文献下载
摘要：本发明公开了一种薄壁锥齿轮轴装配模态试验测试装置及方法，薄壁锥齿轮轴装配模态试验测试装置包括：底座，间隔设有第一支撑限位机构和第二支撑限位机构；内支撑轴，被第二支撑限位机构支撑限位，内支撑轴用于与薄壁锥齿轮中心轴配合以实现扭矩传递；支座，与底座固定相连，用于对配合锥齿轮轴进行支撑限位，所述配合锥齿轮轴用于与薄壁锥齿轮本体啮合；加载杆，一端与内支撑轴连接，另一端挂载有配重件。本发明利用内支撑轴插入薄壁锥齿轮中心轴的中心，利用第一支撑限位机构对薄壁锥齿轮轴进行支撑限位，第二支撑限位机构对内支撑轴支撑限位，加载杆则对内支撑轴加载力矩，以模拟薄壁锥齿轮轴的真实安装状态，提高实验的准确性。
一种薄壁齿轮轴装配试验测试装置方法

[发明专利]一种修形直齿锥齿轮啮合刚度计算方法-CN202310111827.9在审
发明人：胡泽华;刘文涛;唐进元;王志伟 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-02-13 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种修形直齿锥齿轮啮合刚度计算方法，包括如下步骤：S100.建立直齿锥齿轮的齿面方程；S200.根据啮合原理以及齿面方程，得到两个直齿锥齿轮的齿面啮合点；S300.将直齿锥齿轮切片分成多个齿轮单元，根据齿面啮合点计算出齿轮单元的单位弯曲刚度、单位剪切刚度以及单位轴向压缩刚度，分别叠加单位弯曲刚度、单位剪切刚度以及单位轴向压缩刚度，得到直齿锥齿轮的弯曲刚度、剪切刚度以及轴向压缩刚度，计算出直齿锥齿轮的赫兹接触刚度和基体刚度，计算出直齿锥齿轮的时变啮合刚度；S400.计算出直齿锥齿轮的齿向修形啮合刚度和齿廓修形啮合刚度。本发明的修形直齿锥齿轮啮合刚度计算方法，能够快速准确地计算直齿锥齿轮啮合刚度，适于推广使用。
一种修形直齿锥齿轮啮合刚度计算方法

[发明专利]一种高效精密加工高硬度高强度齿轮内孔的方法与系统-CN202310102245.4在审
发明人：陈雪林;唐进元;周元生 -专利权人：中南林业科技大学;中南大学
申请日： 2023-02-10 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B23B35/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种高效精密加工高硬度高强度齿轮内孔的方法与系统，本方法对加工齿轮内孔的切削面积进行递增，并采集切削面积每递增一次的加工齿轮内孔的切削力；计算获得多个位移变化值；根据多个位移变化值，计算获得多个实际切削深度；根据多个实际切削深度，计算获得多个实际切削力系数；根据多个实际切削力系数，计算获得多个稳定区域；将多个稳定区域求交集，获得共同稳定区域，并在共同稳定区域内获得切削深度和切削速度乘积最大的区域；在乘积最大的区域内确定切削参数，根据切削参数计算扭转角度；根据扭转角度，计算获得实际安装刀具前角和实际安装刀具后角用于加工齿轮内孔。本发明能够降低刀具磨损，提高加工效率和工件质量。
一种高效精密加工硬度强度齿轮方法系统

[发明专利]一种适用于磨削、喷丸表面的分层叠加重构建模方法-CN202310164029.2在审
发明人：邵文;陈季凌;唐进元;李鑫 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-02-24 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于磨削、喷丸表面的分层叠加重构建模方法，包括以下步骤：S1：测量待叠加的磨削喷丸表面的高度矩阵数据与磨削表面的高度矩阵数据；S2：利用测量到的磨削喷丸表面数据和磨削表面数据，基于BP神经网络搭建实测磨削表面主纹理与喷丸纹理深浅分布表面的映射模型；S3：基于已构建的BP神经网络映射模型，利用任意的实测磨削表面去获取喷丸纹理深浅分布表面；S4：利用实测磨削、喷丸表面与喷丸纹理深浅分布表面，采用线性插值、B样条曲面拟合、时频迭代的方法，重构出磨削喷丸表面。本方法能保证叠加表面上高度参数、体积参数、空间参数、形态参数、功能参数以及复合参数等参数的稳定性，大幅度降低实验成本与时间。
一种适用于磨削表面层叠加重构建方法

[发明专利]一种高负载下超声辅助切削装置工艺参数识别方法及系统-CN202310102264.7在审
发明人：陈雪林;唐进元;周元生 -专利权人：中南林业科技大学;中南大学
申请日： 2023-02-10 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： G05B19/401 文献下载
摘要：本发明公开了一种高负载下超声辅助切削装置工艺参数识别方法及系统，本方法从排序后的多个主导分量中根据时域振幅曲线选取若干个最优主导分量；根据最优主导分量对应的振动幅值，计算位移比值；获取多种第一工况条件下的切削力和振动幅值，并计算每种第一工况条件下的平均单位切削力幅值；对每种第一工况条件下的平均单位切削力幅值进行求和平均；获取多种第二工况条件下的实际切削力、切削深度和进给量，并计算每种第二工况条件下的单位切削力；拟合每种第二工况条件下的单位切削力、切削深度和进给量；计算超声辅助切削装置的切削点的振动幅值。本发明能够准确获取高负载下超声辅助切削装置的工艺参数，提高超声辅助切削装置的加工精度。
一种负载超声辅助切削装置工艺参数识别方法系统

[发明专利]一种超声辅助精密加工高强度超硬齿轮键槽的方法与系统-CN202310101190.5在审
发明人： 唐进元;陈雪林;周元生 -专利权人：中南大学;中南林业科技大学
申请日： 2023-02-10 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B23F23/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种超声辅助精密加工高强度超硬齿轮键槽的方法与系统，本方法通过获取超声辅助精密加工装置中多种切削深度下的切削力、超声振动幅值以及切削力系数；根据切削力和超声振动幅值，计算单位切削力幅值，并根据切削力和加工齿轮键槽的刀具的长度，计算刀具角度变化值和位移变化值；根据位移变化值、切削力系数和单位切削力幅值，计算工件切削深度值；根据刀具角度变化值，计算刀具实际前角和刀具实际后角，并对刀具实际前角和刀具实际后角进行约束，获得前角约束和后角约束；根据前角约束、后角约束和工件切削深度值加工齿轮键槽。本发明能够提高加工精度、加工效率、工件质量和刀具寿命。
一种超声辅助精密加工强度齿轮键槽方法系统

[发明专利]一种适用于喷丸表面重构的数值模拟方法-CN202310164026.9在审
发明人：邵文;陈季凌;唐进元;李鑫 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-02-24 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于喷丸表面重构的数值模拟方法，采用自相关函数作为约束参数，基于此提出了一种新自相关函数表达式，结合经典线性滤波重构模型，利用FFT法进行求解，得到滤波系数后经过卷积运算最终生成具有喷丸加工空间特征的表面形貌。根据本发明的适用于喷丸表面重构的数值模拟方法，通过修改公式中的τ值，可以调整重构喷丸表面的空间参数，同时该方法能保证重构喷丸表面上高度分布参数与空间参数的稳定性，且具有较高的精度。
一种适用于表面数值模拟方法

[发明专利]直齿面齿轮三维建模方法-CN201910217745.6有效
发明人：周元生;王圣晖;唐进元;邬远航 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-03-21 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种直齿面齿轮三维建模方法，该方法先建立直齿面齿轮二维齿坯，确定齿面区域和过渡曲线，过渡曲线将齿面区域分隔为工作区域和过渡区域；后对二维齿坯中的齿面区域进行离散，生成若干均匀分布的样本点并判定样本点属于工作区域或过渡区域；再建立样本点与预设真实齿面点的映射关系以及齿面区域的显式表达；再根据齿面区域的显示表达和映射关系求解样本点对应的真实齿面点；最后将各真实齿面点导入三维建模软件即可。利用齿面的显示表达，快速优化求解齿面点，简化计算过程；并且求得的解无论是否为完全精确解，只会造成实际求取齿面点与预设齿面点存在一定误差，但是一定会是真实齿面上的一个点，不会影响到最终的齿面建模精度。
直齿面齿轮三维建模方法

[发明专利]渐开线斜齿面齿轮三维建模方法-CN201910217729.7有效
发明人：周元生;邬远航;唐进元;王圣晖 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-03-21 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： G06T17/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种渐开线斜齿面齿轮三维建模方法，建模时先建立渐开线斜齿面齿轮的二维齿坯，确定齿面区域，并对齿面区域进行离散生成均布的样本点；其次在齿面区域内找出过渡曲线，过渡曲线将齿面区域分隔为工作区域和过渡区域，判定样本点属于工作区域或过渡区域；然后建立样本点与预设真实齿面点映射关系的数据模型以及齿面区域的显式表达；再将显示表达代入映射关系并转化为优化问题，解得的解代入显示表达得到样本点对应的真实齿面点；最后将各真实齿面点导入三维建模软件即可。利用显示表达简化了计算过程；并且求得的解无论是否为完全精确解，只会造成实际求取齿面点与预设齿面点存在一定误差，但一定会落在真实齿面上，不影响建模精度。
渐开线斜齿面齿轮三维建模方法

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