摘要：在微定位平台的设计中,引入能够产生高位移放大倍数的三维桥式放大机构,并在此基础上引入了能够有效减少输出端寄生位移的四杆对称式导向机构,从而使所设计的微定位平台能够充分结合二者优势.根据应变能理论、卡氏第二定理、拉格朗日定理,建立该微定位平台的静动态数学模型,理论分析了平台关键尺寸对平台位移放大倍数的影响;并通过计算获得了最优参数下的放大倍数和固有频率,其值分别为19.90和193.26 Hz.通过有限元方法验证了放大倍数和固有频率,其相对误差分别为4.3％和5.9％,从而证明了所改进的微定位平台的优越性能以及理论分析方法的准确性,为放大机构的柔性微定位平台的数学模型构建提供了一定的理论指导.

摘要：介绍了一种基于平面五杆机构的人体下肢康复装置,旨在满足术后卧床的卒中患者的早、中、后期的下肢康复训练需求.该装置具有简单可靠的特点,可以在床尾侧放置或随患者行走移动.装置主要由下部移动平台、手动升降组件、上部动力传动机构及左、右训练机构组成,并在踝、膝关节通用的关节支架上附有传感器,患者的运动信息可以被实时采集和反馈.运动学分析及Adams软件仿真结果表明,调整该装置双曲柄的初始相位,可以改变关节点的运动轨迹,得到不同运动模式下人体下肢关节运动的范围,达到卧式训练及行走训练的目的,从而满足患者不同康复阶段的训练需求.

摘要：[目的]为解决下肢运动功能障碍患者出行困难的问题并促进下肢功能恢复,设计了一款多姿态多功能下肢辅助装置,提供代步、辅助起立和下肢康复训练功能.[方法]通过Ansys软件进行静力学仿真,评估装置在使用时的安全性;建立下肢外骨骼运动学及动力学模型,得到各关节的空间位姿和理论力矩,为后续样机制作提供理论支持;构建人体-辅助装置系统"零点力矩"(Zero-Moment Point,ZMP)位置模型,计算理论ZMP点,并将虚拟样机导入Adams软件中仿真,得到支撑足位置变化;通过比较ZMP点与支撑足位置验证装置的稳定性并搭建实物样机.[结果]对比仿真与试验数据证实了样机设计的合理性,为后续研究提供了依据.

摘要：[目的]针对中医推拿不同施术者的推拿效果存在差异及体力消耗较大等问题,基于典型推拿手法的工程分析,提出一种以3-UPS/PPR并联机构为核心的推拿机器人,以代替施术者完成推拿手法动作.[方法]首先,运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,并利用K-G公式进行验证;其次,应用封闭矢量法求解其位置逆解,建立雅可比矩阵模型,进行奇异性分析;然后,采用极限边界搜索法求解该机构工作空间,并对其运动/力传递性能进行分析;最后,利用Adams软件对其进行拍、擦、滚等手法仿真.[结果]结果表明,该机构可实现2T1R共3个自由度,无伴随运动,工作空间内部连续无断层空洞,且不存在奇异位置,传递性能良好.引入恰约束支链提高了推拿手法动作的平稳性,结构较为简单,对中医推拿手法工程化进行了有效尝试.

摘要：研究了一种具有安装误差耦合的面齿轮传动精确装配有限元模型的建模方法,对面齿轮传动承载接触特性进行了分析.采用数值计算法求得面齿轮和圆柱齿轮齿面离散点以及具有安装误差的齿轮副装配转角,实现了面齿轮传动有限元模型的高精度建模和装配;通过Abaqus二次开发,获得安装误差耦合的面齿轮有限元承载接触分析结果和承载接触特性参数.结果表明,当轴交角误差过大时,会产生应力集中,齿面接触应力相对于无误差情况增大了 41.33％;当轴向安装误差超过0.4mm时,齿面啮合产生干涉;偏置和轴向安装误差耦合的情况下,保持偏置安装误差不变,则轴向安装误差对承载接触特性的影响规律与轴向安装误差单独作用时相同.

摘要：针对传统快速扩展随机树(Rapidly-Exploring Random Tree,RRT)算法在多维环境下固定步长调试耗时长、搜索效率低的问题,提出了一种适用于机械臂的范数自适应步长RRT算法.建立6自由度UR5机械臂的运动学模型并进行正运动学分析,得到其雅可比矩阵;结合范数不等式和雅可比矩阵,建立机械臂工作空间与关节空间的步长映射关系,在动态改变关节空间搜索步长的同时,保证碰撞检测的有效性.仿真分析结果表明,范数自适应步长RRT算法比传统固定步长RRT算法搜索效率高且无需手动调试步长,路径搜索时间缩短了 29.32％,提高了机械臂路径规划的效率.

摘要：[目的]针对往复压缩机轴承间隙振动信号呈现局部强非平稳性、非线性等特点,导致出现轴承故障特征提取困难、识别准确率不高等问题,提出了基于广义多尺度散布熵(Generalized Multi-scale Dispersal Entropy,GMDE)和飞蛾捕焰优化-多核极限学习机智能模型算法(Moth Flame Catching Optimization and Multiple Kernel Extreme Learning Machine,MFO-MKELM)的往复压缩机轴承故障诊断新方法.[方法]首先,针对多尺度散布熵在粗粒化过程中采用均值粗粒化方式、在一定程度"中和"了原始信号的动力学突变行为、降低了熵值分析准确性,提出了一种广义多尺度散布熵算法,并提取往复压缩机轴承间隙振动信号的故障特征;接着,将多项式核函数和改进高斯核函数进行线性组合,构建多核极限学习机智能识别算法,并针对提取的特征向量集进行了故障诊断研究.[结果]仿真结果表明,该诊断方法识别准确率达98.6%,实现了轴承不同种类故障的高效、智能诊断.

摘要：为减少失能人群长时间位姿不变带来的身体危害,设计了一种三姿态可调式多功能一体化轮椅床,该装置包括床椅转换机构、辅助站立机构和床体升降机构,可实现坐、站、躺3种人体姿态的适时转换.建立各个机构的运动学数学模型,基于Matlab软件进行了仿真分析;构建轮椅床的虚拟样机模型,并进行了 Admas软件仿真;搭建多功能轮椅床的实物样机,对其运动稳定性进行了试验验证.将试验曲线与仿真曲线进行对比,验证了样机的合理性,为进一步研究轮椅床提供了依据.

摘要：[目的]传动误差是摆线针轮减速器设计中的关键性能指标.现有研究通常忽略曲柄轴承和输出轴销轴设计参数对传动误差的影响.为此,提出了一种基于运动学和力学分析的传动误差计算方法,为摆线针轮减速器的设计优化与性能提升提供依据.[方法]首先,结合摆线针轮机构的瞬心运动轨迹和摆线轮齿与针齿的啮合区间,确定了摆线轮齿与针齿的啮合点运动轨迹,进而明确了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径的设计范围;其次,建立了曲柄轴承和输出轴销轴的接触力分析模型,计算了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径对曲柄轴承和输出轴销轴受力的影响;最后,使用仿真软件Masta分析了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径对摆线针轮减速器传动误差的影响.[结果]结果表明,在曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径的设计范围内,曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径越大,摆线针轮减速器传动误差越小,曲柄轴承和输出轴销轴的受力越大.研究可为国产摆线针轮减速器的设计和性能优化提供参考.

摘要：[目的]针对传统刚性轮椅机械臂体积大、质量重、人机交互存在安全等问题,设计了一种6自由度绳驱动柔性轮椅机械臂.[方法]该机械臂采用一种柔性平动结构,在改变末端位置的同时可以保持末端姿态不变,实现了位置与姿态的解耦,同时可有效提高柔性机械臂刚度;基于常曲率建模方法建立了柔性机械臂的运动学模型,进行了驱动空间、关节空间、操作空间之间的运动学分析以及各柔性关节间的解耦分析;建立了基于Adams虚拟样机的仿真模型.[结果]通过与Matlab软件的数值仿真结果对比,验证了运动学算法的准确性,为后续机械臂的运动控制提供依据.

摘要：以混合动力商用车电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)换挡过程为研究对象,以减小换挡冲击和缩短换挡时间为目的,使用Simulink搭建了包含动力源动态协调与基于最优控制原理的电动机主动同步控制的无同步器换挡控制模型,并使用AMESim建立了动力系统及整车动力学仿真模型;以5挡升至6挡为例,采用AMESim与Simulink开展联合仿真分析,并与传统换挡策略的换挡性能进行了对比.仿真结果表明,换挡过程中,同步时间缩短21.42％,最大冲击度减少24.88％,整个换挡时间缩短18％.最后,基于dSPACE半实物仿真平台对所提控制策略进行了实时验证.

摘要：[目的]为使巡检机器人能顺利通过大坡度线路,提升双臂轮式巡检机器人的沿线爬坡能力,对一款双臂轮式巡检机器人进行了分析优化.[方法]首先,结合机器人爬坡静力学模型分析其沿线匀速爬坡的受力特性,并利用Adams仿真软件建立机器人虚拟样机,求解其最大爬坡角度.其次,分别采用单一因素法和响应面法,分析机器人行走轮包角、前夹紧轮夹紧力、后夹紧轮夹紧力等参数对机器人最大爬坡角度的影响程度.最后,通过线性回归方程求取机器人最大爬坡角度,并通过机器人样机试验验证优化效果.[结果]结果表明,机器人最大爬坡角度达到32°,较优化前提高了92%.试验结果表明,改变行走轮结构和增加夹紧力均可有效提高巡检机器人的沿线爬坡能力.

摘要：[目的]针对新能源汽车电驱动桥振动噪声的抑制问题以及基于工程经验进行齿轮修形的局限性,提出一种基于支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)的电驱动桥振动响应预测方法.[方法]首先,搭建电驱动桥齿轮传动系统模型,通过齿轮接触斑点仿真与试验验证了模型的有效性;其次,基于SVR建立了齿轮微观修形参数-振动响应预测模型,将电驱动桥齿轮传递误差、最大接触应力和螺旋线载荷分布系数作为优化目标;最后,引入带精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ),对齿轮的微观修形参数进行寻优.[结果]仿真结果表明,经过修形优化,传递误差降低了49%,最大接触应力降低了4%,载荷分布均匀,振动加速度峰值降低了93%.试验验证表明,在不同工况下,电驱动桥噪声均有所降低,降幅最大约4 dB(A).研究为新能源汽车电驱动桥齿轮传动系统的减振降噪提供了思路和依据.

摘要：为探究行星齿轮传动系统飞溅润滑行为,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-im-plicit,MPS)方法建立了行星轮系飞溅润滑仿真模型,并对其进行了试验验证;研究了行星轮系周转运动过程中的减速器内部油液分布特征、轮齿啮合区润滑油液粒子数量以及各旋转部件搅油损耗的变化规律.研究结果表明,行星轮系周转运动过程中,减速器内部可划分为油池区、拖拽区和贫油区3个区间;行星轮渐次通过各区间过程中,不同啮合区域内油液粒子数量以及各部件搅油损耗力矩值均呈现周期性变化规律.其中,内啮合区与外啮合区润滑油液粒子数量在行星轮运行至油池区时达到峰值,并均在进入贫油区后迅速下降至最小值;行星轮搅油损耗力矩在进入油池区后急剧上升至峰值,在进入拖拽区后持续下降直至进入贫油区后稳定在极低水平;而行星架搅油力矩在某一行星轮进入油池区域时急剧下降,在该行星轮进入拖拽区且下一行星轮未进入油池区时快速回升.在整个周转周期内,太阳轮搅油损耗较小且变化趋势较为平缓.行星轮系总的搅油损耗功率中,3个行星轮总搅油损耗功率占比约为60％,其次是行星架,太阳轮占比最少.

摘要：鱼雷涡轮发动机超高速齿轮传动支承轴承腔滑油径向双端面机械密封运行转速高达50 000 r/min,面临摩擦生热多、密封介质高温高压等极端工况,密封性能难以保障,影响齿轮和轴承的润滑特性.对此,建立超高速齿轮箱机械密封热-流-固耦合仿真模型,分析了机械密封冷却水流场及其端面温升和变形情况;研究了热态条件下弹簧比压、冷却水流量和静环过盈量对密封端面温升和变形的影响.结果表明,热态下内层密封两侧介质压差为1.1 MPa,是冷态的11倍;内、外层密封端面最高温度分别达400℃和370℃,是冷态的3倍左右;热态下密封端面变形大于冷态,且内层密封端面变形大于外层;密封端面温升随弹簧比压增加而增加,而随冷却水流量增加而降低,最佳冷却水流量为0.2 kg/s;随弹簧比压增大,动环端面变形逐步变大,而静环端面变形几乎不变,冷却水流量对密封端面变形影响不大;静环端面变形随过盈量增大而增大,且内层静环端面变形大于外层.

摘要：为揭示行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态滑动特性,推导了行星滚柱丝杠滑动角计算方法,建立了行星滚柱丝杠数值模型,验证了滑动角计算方法的准确性.首先,基于节圆偏移产生机制,建立了滑动角运动学分析模型,通过与数值解对比,验证其准确性;在此基础上,分析了丝杠转速、螺母负载对滑动角大小以及螺纹副、齿轮副滑动距离的影响规律.结果表明,滑动角随着丝杠转速、螺母负载的增大而增大;滚柱-丝杠侧滑动距离远大于滚柱-螺母侧,且均随着丝杠转速、螺母负载的增大而增大;齿轮副滑动距离随丝杠转速增大而减小,随螺母负载增大而增大.

摘要：电动汽车NVH噪声性能极大影响驾乘的舒适性,NVH性能已经成为验证其产品质量的关键指标,加强对噪声测试技术的研究,可以极大程度地推动减速器的高质量发展.针对噪声测试台架的噪声数据采集环境干扰大且难以消除的问题,提出一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)与快速独立成分分析(Fast Independent Component Analysis,FastICA)的噪声信号分解及基于信号互相关分析的背景噪声成分识别与降噪方法.首先,采用VMD算法将减速器混合信号分解为多个模态分量;其次,将获得的模态分量通过FastICA算法进行进一步分离解混,获得多维独立分量;最后,利用信号的互相关性分析对多维独立分量进行识别与滤除降噪,完成减速器噪声测试的背景噪声的分离.结果表明,提出的VMD-FastICA能正确分离出混合信号中的背景噪声信号,有效进行噪声分离;通过减速器噪声测试台架9 000 r/min转速工况的运转试验对比,分解滤除背景噪声后声压级平均降低了3.09 dB(A),平均误差为0.32 dB(A).研究进一步优化了新能源汽车减速器噪声性能测试方法,为提升减速器噪声测试的精度提供了技术保障.

摘要：[目的]为了解决传统Informed-RRT*算法在复杂环境中面临随机性采样、低效搜索和难以提供最优路径等问题,提出了一种基于海马优化(Sea-Horse Optimizer,SHO)的改进Informed-RRT*的路径规划算法.[方法]该算法结合了Informed-RRT*和SHO的优势,引入适应度函数,用于评估采样节点的适应性,从而增强对采样目标的引导;此外,采用自适应步长和随机扰动,以适应环境中的障碍物,并选择最佳个体来引导随机树的扩展方向.[结果]通过多组仿真和样机试验对比表明,改进后的Informed-RRT*算法具有更快的收敛速度、更高的搜索效率以及更出色的路径规划性能,为复杂环境中的路径规划提供一种高效的解决方案.

摘要：[目的]偏航系统的疲劳载荷是风力发电机产生故障的主要原因,偏航驱动等齿轮箱断齿、断轴现象仍为高频故障.失效分析结果表明,原材料的生产工艺、组织调控结果、宏观力学性能调配、部件装配间隙、啮合关系、振动影响是主要的失效原因.研究分析这些规律,可以查明陆上风机偏航驱动齿轮箱太阳轮输出齿的断齿故障原因,为后续风机的偏航系统研究设计提供技术支撑.[方法]通过对失效输出齿的理化性能测试、SEM断口分析,排查了齿轮结构设计、机组运行状态,确定了断齿原因.[结果]结果表明,输出齿的表层马氏体组织异常分解,导致表面硬度不足58 HRC、硬化层深度偏浅10%,降低了轮齿的表面接触强度;断面残留多个约5 μm非金属夹杂物,齿根表面机加工刀痕粗糙,降低了轮齿齿根弯曲强度;运行过程中齿条间有效啮合区仅50%,存在严重偏载,导致轮齿工作应力超出许用应力,诱发齿面疲劳磨损及早期开裂,后期载荷超出承载极限时产生断齿.该偏载断齿现象经机加工艺及齿形优化后有一定改善.

摘要：以某三合一电驱动系统为研究对象,为了改善其NVH(Noise,Vibration,Harshness)性能,从结构传递路径的角度进行设计和优化.首先,利用解析法、频率定位法和板件贡献量分析法等方法,识别出对电驱总成NVH贡献量最高的薄弱部件;然后,以提升控制器盖板(NVH贡献量最高的薄弱部件)的模态频率为优化目标,以体积分数为约束,对其材料的分布进行了优化设计.仿真结果表明,优化后的盖板各阶模态频率均有所提升,其首阶模态提升率达到34％,单位激励下的声功率级降低2～7dB.最后,对优化盖板的电驱总成进行了 NVH台架性能测试.试验结果表明,与原电驱动总成相比,优化盖板的电驱动总成的总声压级在不同频率范围内均有一定的降低,尤其中高频段的降低效果更显著,降低2～4dB.