轨迹成型法加工球面光学零件面形精度分析

分析了轨迹成型法加工球面时影响零面形精度的多种因素，其中包括：工件回转轴与摆动轴不共面误差，工件回转轴与砂轮轴不共面误差，工件回转轴径向跳动、摆动误差，轴向窜动工件摆动轴的径向跳动以及砂轮的振动等因素对工件面形精度的影响。为了提高工件面形精度，首先应提高各回转轴和移动件的制造精度和减少配合误差，使其静刚度和动刚度提高，这是保证面形精度的最重要和基本的条件。     

半球谐振子外球面加工原理误差分析及实验研究

通过对“范成法”加工半球谐振子外球面的机理分析,推导出外球面曲率半径的计算公式,分析出影响谐振子外球面形状误差的主要因素为砂轮的形状误差、机床的轴系定位偏差和机床旋转轴的跳动。砂轮形状误差包括砂轮中径误差和砂轮刃口半径误差,机床轴系定位偏差包括X、Y和B轴定位偏差,机床旋转轴跳动包括径向跳动和轴向跳动。通过优化外球面加工工艺参数,加工得到的谐振子外球面圆度小于0.25μm,同心度小于0.4μm,表面粗糙度小于0.02μm,谐振子品质因数大于2.6×10⁷。     

球面高速精磨模的修正

<正> 球面高速精磨模加工面的径向跳动量除依靠机床的跳动控制在0.01mm外,还要依靠基体模的径向定位基面保证主轴螺纹与基体模之间的同轴性。当机床的主轴径向跳动量达不到0.01mm,或机械加工的基体模球面径向跳动达不到适合高速精磨的精度时,可修正基体模球面和高速精磨模加工面,达到所要求的精度。修正的方法是先将基体模装到高速精磨机床主轴上,用百分表测量出要修正最大值方向,在钢球模与基体模用金刚砂对磨时,在最大值方向用手加压(凸凹基体模置钢模之上),加压之后再对     

有限远共轭显微镜光镊设计和误差分析

光镊是研究单分子生物物理特性的独特工具, 因而光镊设备的研发是一个极为重要的课题. 本文根据矩阵光学, 对基于有限远共轭显微镜的光镊操控光路进行计算, 得出了阱位径向操控和轴向操控方程, 并分析了光束调控系统、 共焦系统后置透镜和耦合透镜安装位置误差及物镜轴向位置调整对光镊阱位径向及轴向操控精度的影响. 计算结果显示, 当物镜初级像面和耦合透镜像方焦面完全重合, 光束调控系统和耦合透镜的距离误差对阱位径向和轴向操控精度没有影响. 光镊系统元器件定位不准时, 基于无限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差都小于基于有限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差. 当光镊耦合透镜定位误差控制在小于10 mm时, 基于有限远共轭显微镜光镊的径向和轴向操控误差分别小于5.9%和11.4%, 有限远共轭显微镜仍然存在改造为光镊的价值.本文理论为基于有限远共轭显微镜的光镊设计、改造和操控提供理论和实验指导. 关键词： 光镊 光学设计 矩阵 误差     

复合式光电编码器精密轴系设计及准确度分析

 为了提高复合式光电编码器的轴系准确度,运用一个径向密珠轴承与两个轴向止推密排轴承相结合的结构设计了大空心轴精密轴系,并对轴系误差进行分析.通过该方法设计的精密轴系径向跳动δ＜3 μm,解决了大空心轴轴系准确度差的问题,提高复合式编码器的测角准确度,应用该轴系研制的复合式光电编码器准确度σ＜2″.     

复合式光电编码器精密轴系设计及准确度分析

为了提高复合式光电编码器的轴系准确度,运用一个径向密珠轴承与两个轴向止推密排轴承相结合的结构设计了大空心轴精密轴系,并对轴系误差进行分析.通过该方法设计的精密轴系径向跳动δ3μm,解决了大空心轴轴系准确度差的问题,提高复合式编码器的测角准确度,应用该轴系研制的复合式光电编码器准确度σ2″.     

非球面元件精密铣磨加工技术研究

通过对Φ42 mm和Φ82 mm口径非球面光学零件精密铣磨成型过程的加工特点和加工误差因素的分析,在工艺中引入刀具与工件变形、刀具半径误差等因素,结合经典Hertz接触理论建立了刀具与工件变形量及刀具半径误差和补偿理论模型,并且应用在精密铣磨成型过程中,通过实验,Φ42 mm口径非球面光学零件经一次精密铣磨成型后元件面形精度PV值为1.91μm,RMS值达到0.288μm;Φ82 mm口径非球面光学零件经一次精密铣磨成型后元件面形精度PV值为1.60μm,RMS值达到0.385μm,完全满足加工精度要求,加工时间节省了50%以上。实验验证了理论分析及误差补偿方法的正确性,实现了精密光学非球面元件的快速精密铣磨成型加工。     

钻井液径向温度梯度与轴向导热对井筒温度分布影响

本文基于井筒与地层间能量平衡原理, 将井筒钻井液划分成不同径向单元网格, 建立了考虑径向温度梯度条件下钻井液层间温度模型; 同时引入钻井液轴向导热项, 建立了钻井液轴向导热温度模型, 将数学模型应用隐式有限差分法离散与求解. 计算结果表明: 钻井液径向温度梯度对井筒径向与轴向温度产生的误差分别为0.15 ℃和0.2 ℃左右; 而钻井液轴向导热对井筒温度分布几乎不产生影响. 因此, 通过建立的数学模型进行系统分析表明, 在建立井筒-地层耦合瞬态传热模型时可忽略两者对井筒温度分布的影响. 基于数学建模方法验证了以前学者模型假设条件的正确性, 为油气井与地热井井下温度分布规律深入研究奠定了可靠的理论基础. 关键词： 径向温度梯度 轴向导热 井筒温度 瞬态传热模型     

球面透镜铣磨质量的若干问题

目前,光学工厂已普遍应用范成法铣磨球面透镜,球面透镜铣磨的质量是大家关心的问题。在范成法铣磨中常见的疵病有:菊花纹(细密振纹),宽疏的菊花纹路,麻点,与精磨模具擦贴圈有缺口或中间环带脱空,球面偏心等(见图1)。本文将讨论上述疵病发生的原因及防止方法。     

径向馈入和轴向馈入对感应加速腔性能的影响

 感应加速腔有径向馈入和轴向馈入两种常用的脉冲功率馈入方式。在理论上分析了不同功率馈入方式对感应加速腔输出电压平顶的影响,并对分析结果进行实验论证。实验采用1B2C结构,用相同的脉冲功率源馈入径向腔和轴向腔,测量此两种加速腔的电压波形。测得轴向腔±1％电压平顶时间为61 ns,径向腔±1％电压平顶时间为62 ns,两种腔都可满足±1%电压平顶大于60 ns的要求。此外对不同功率馈入方式导致的横向阻抗的变化进行了数值模拟,分别计算了采用这两种馈入方式的加速腔模型的横向阻抗,发现轴向加速腔的横向阻抗较小。     

气固两相圆湍射流颗粒对气相流动的影响

采用PDA测量气固两相圆湍射流中轴线上的气相轴向平均速度及轴向和径向湍流强度,并与相同出口速度的单相射流进行比较。研究不同颗粒对气相的调制作用。喷口直径为20 mm,出口Re为13600。采用了从50μm到300 μm不同平均直径的六种密度为2500 kg/m3玻璃微珠作为颗粒相。各组实验质量气载比为0.5。结果表明不同粒径的颗粒对两相流场中气相的平均速度、轴向和径向湍流强度均有不同影响。150μm以下的颗粒对气相湍流有明显抑制作用, 200μm以上颗粒对气相湍流有加强作用。颗粒对气相湍流调制规律的分界取与颗粒随拟序结构扩散的分界不同。     

Wolter-I型聚焦镜热变形数值研究

为了给聚焦镜热控及支撑结构优化设计提供依据,对爱因斯坦探针项目中的后随X射线望远镜的镜片组进行了三维全尺寸建模与有限元分析.研究了轴向、径向两种温度梯度,以及有、无支撑结构对镜片组形变的影响,并对面形误差与温差范围的关系进行了探究.结果表明:对于无支撑结构,轴向温度梯度下面形误差与半径关系接近线性关系,径向温度梯度下则接近分段二次关系;支撑结构发生热变形时,会使镜片组产生与之对应的面形误差,令同相圆度误差转变为异相圆度误差,并使镜片组整体面型误差峰谷值增加32.25%~123.01%,均方根值增加4.13%~5.14%;对于有支撑结构,热致面形误差与温差成正比,温差每增加1℃,轴向温度梯度下,面形误差峰谷值与均方根值分别增加7.76μm、1.12μm,而对于径向温度梯度则分别增加9.67μm、1.60μm.聚焦镜片热致面形误差在一定情况下与镜片尺寸、温差成线性关系,并受到支撑结构变形的显著影响.     

气泡雾化喷嘴喷雾平均直径在下游流场中的分布

文利用激光衍射粒度仪对气泡雾化喷嘴下游流场进行了实验研究,主要分析了雾化颗粒直径随径向和轴向距离变化的趋势．由于喷嘴出口处气液两相流型和颗粒自身重量的影响,液雾颗粒沿径向呈现非轴对称分布;而液雾颗粒直径随着轴向距离的增加呈现先减小、后增大的趋势,颗粒直径的减小是大量气泡爆炸的结果,而后的增加则是由于颗粒之间的相互粘结造成的。     

大口径碳化硅反射镜高效磨削实时补偿技术

碳化硅陶瓷作为光学材料已在空间相机反射镜中得到了广泛应用,而在碳化硅反射镜磨削加工过程中,砂轮会产生径向磨损,导致砂轮的形状精度发生较大变化,这将直接影响碳化硅反射镜的加工精度和加工周期。为保证磨削质量,需要对砂轮磨削产生的误差进行补偿。通过工艺试验,获得不同加工参数和加工时间下的误差补偿值,再利用五轴联动数控机床并结合UG(NX)软件快速建立母线误差曲线的补偿模型,从而实现整个磨削过程中的磨削误差实时补偿。针对Φ1.6m口径碳化硅同轴非球面反射镜,经过磨削补偿加工后的反射镜面型误差PV为27.4μm,RMS为5.5μm,实现了轻质碳化硅光学元件的安全、高效、高精度磨削加工。     

大型彩色纹影系统像面均匀性分析

采用无大口径窗口玻璃光路系统设计了Φ1 200mm口径彩色纹影系统,并建模分析了该大型彩色纹影系统在重力、温度、气体冲击等复杂工作状况下的纹影像面照度均匀性.针对2.0mm切1/4、2.0mm切1/2、0.5mm切3/4这3种典型狭缝宽度和刀口切割量的组合,分别分析了该系统在理想状态下和考虑系统综合误差时系统像面照度的均匀性.结果表明:在考虑系统综合误差时,纹影像面均匀性较理想情况降低,在较低灵敏度下,整个像面照度不均匀性范围为-2.44%~2.45%;在中等灵敏度下,不均匀性范围为-3.43%~3.45%;在较高灵敏度下,不均匀性范围为-5.76%~5.81%,说明该系统能满足实际工程应用要求.     

100MeV强流质子回旋加速器高频腔公差研究

针对中国原子能科学研究院正在设计的IOOMeV强流质子回旋加速器,研究并提出高频腔公差.高频腔的误差包括加工安装的误差和重力引起的D板变形.加工安装误差的存在干扰束团的径向和轴向运动,用理论分析和数值模拟相结合的方法给出加工安装的公差;D板的重力变形引起加速间隙的轴向错位从而使束团产生轴向的相干振荡,计算结果表明目前结构的D板变形在允许范围内     

水平管气液两相泡状流紊流结构的准三维测量

用两个X型热膜探针对内径为35mm的水平管内气液两相泡状流的三维紊流结构进行了准三维测量,得出了沿不同直径的轴向、径向和周向的紊流脉动速度和雷诺应力分布。发现在水平管下部脉动速度和雷诺应力与单相流动时的分布规律相似;在管子上部由于空气泡的存在增强了脉动速度;在某些区域内,周向的脉动值甚至比径向和轴向的相应值还要高。水平气液两相泡状流中雷诺应力-uw不为零,在管子的上部甚至和-uv有相同的量级。给出了由于气泡引起的紊流脉动与总素流脉动比值沿径向的分布。     

阻尼贴片式高速列车车轮振动声辐射试验分析

为了研究辐板不同阻尼贴片装置对高速列车车轮的减振降噪效果,在半消声室内进行标准车轮与阻尼贴片式车轮自由状态下的振动声辐射试验研究,并基于有限元法对车轮模态进行了仿真计算。研究结果表明：施加辐板阻尼贴片后,两种阻尼贴片车轮的固有频率与标准车轮相比变化不大,但对于频率在1600Hz以上各阶模态阻尼比显著增加。径向与轴向激励下的降噪效果均达到10dB(A)以上,可见两种阻尼贴片装置均具有良好的降噪效果。其中在多了0.3mm铝合金薄板的情况下,W2车轮的降噪效果要略优于W1车轮,轴向激励下更加明显。     

BEAVRS基准模型热零功率状态的JMCT分析

使用JMCT (J Monte Carlo Transport Code)对来自MIT的全堆芯pin-by-pin精细建模的国际基准模型BEAVRS的热零功率(HZP)状态进行了模拟计算, 并与测试数据进行了对比和分析. 比较的物理量包括临界本征值、控制棒价值、反应性温度系数、轴向积分的全堆探测器测量值和不同位置四个组件轴向相对功率密度分布. HZP状态下不同控制棒位置插入和硼浓度的临界本征值计算, JMCT结果与理论值1.000 的误差小于0.2%, 控制棒价值计算结果与测量值符合. JMCT对轴向积分的探测器径向相对功率分布和四个组件的轴向归一化的探测器的计算结果与测量值进行了比较和分析, 计算结果与测量值一致, 同时清晰地展示了模型增加格架后, 轴向功率曲线在相应位置出现下凹的现象. 此外, JMCT给出了轴向积分的组件径向相对功率密度分布和轴向相对功率最大处(Z轴位置)的pin径向相对功率密度分布, 并与国际知名程序MC21结果进行了对比, 两个图像都符合得非常好. 随着计算机与并行计算的高速发展, 蒙特卡罗程序开始从传统的反应堆校验工具向反应堆设计工具转变.     

圆弧砂轮修整评价及非球面磨削误差补偿技术

利用杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并采用非接触式位移传感器实现对圆弧砂轮的测量,提出将修整后圆弧砂轮的圆跳动误差值与圆弧半径误差值网格化后用于评价修整效果。根据磨削加工原理,计算匹配的修整测量参数并利用修整误差进行补偿加工。修整实验表明,杯形砂轮修整方式是一种理想的修整方式,对比传统的磨削加工,修整误差的补偿加工效果明显,两次补偿加工后的面形误差分别减小了36.5%和28.1%。