摘要：[目的]当等相对曲率(Constant Relative Curvature,CRC)齿轮传动处于混合弹流润滑状态时,磨损系数不是常数,传统的Achard黏着磨损模型已不适用,有必要对混合弹流润滑下的CRC齿轮进行黏着磨损分析.[方法]在混合弹流润滑状态下,建立考虑时变摩擦力的齿轮动力学模型与修正的Achard黏着磨损模型,对等相对曲率齿轮进行了齿面磨损深度计算;与试验数据进行对比,验证了时变摩擦因数模型的适用性;通过算例,探讨了模数、输入转矩、转速等参数对磨损的影响.[结果]结果表明,主、从动轮齿根部位的磨损深度要大于齿顶部位,节点处磨损深度最小,最大磨损深度出现在齿根部位或单对齿啮合区界点位置;增大模数、齿宽、输入转速与减小输入转矩均能有效减小磨损;在一定条件下增大传动比或减小等相对曲率值能够减小磨损.

摘要：[目的]针对矸石、木块等煤炭异物形状轮廓不规则、粒度变化范围大、体积较薄的特点,导致煤炭异物难以抓取的问题,提出了一种混合工作模式的欠驱动机械手.[方法]该机械手应用包络抓取与平行抓取分别抓取轮廓不规则物体与薄类物体;通过平行移动改变手指的抓取空间,以适应不同粒度范围内煤炭异物抓取;根据手指的运动过程,提出了不同粒度范围内煤炭异物的抓取方法;建立手指的接触力模型,得到手指抓取时的接触力变化,为该机械手抓取的稳定性研究提供依据.[结果]研究结果表明,该机械手能够满足50～300 mm粒度范围内的矸石与薄类物体的抓取.

摘要：[目的]共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统具有结构紧凑、质量轻、承载能力强等优点,在航空、船舶等领域应用广泛.虽然共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统从局部构型原理上看具有对称性,但是各分支之间仍存在载荷分配不均的问题.为此,从静力学角度对该传动系统进行分析.[方法]考虑传动轴的扭转变形、支撑变形和齿轮副的啮合变形等因素,分析了两对齿轮副间啮合相位差存在的原理,并计算出圆柱齿轮的时变啮合刚度;以此为基础,结合传动构型的受力平衡条件和变形协调条件,研究了齿轮副间的啮合相位差对传动系统静态均载特性的影响.[结果]结果表明,齿轮副间的啮合相位差越大,静态均载性能越差;并车级相位差对均载性能的影响大于分扭级;对同一级齿轮副而言,内输出轴分路的右输入分支相位差对均载系数的影响大于左输入分支,外输出轴分路的左输入分支相位差对均载系数的影响大于右输入分支.

摘要：风电机组的偏航轴承和变桨轴承、航天发射塔架的回转支承轴承、起重机和挖掘机的转盘轴承等,都具有低速往复运转的特点.低速往复运转轴承的故障诊断极具挑战:低速工况下损伤接触的冲击力小,损伤冲击信号弱;减速换向冲击信号对故障冲击信号的干扰大;覆盖多个往复运转行程的长信号不具有周期性,等等.为了解决上述问题,提出一种基于调制信号双谱(Modulation Signal Bispectrum,MSB)切片总体平均的低速往复运转轴承故障诊断方法.首先,利用转速跟踪过零点对振动信号进行信号重采样处理,并依据编码器信号从重采样信号中分离出单个行程的短信号集合;然后,对每一个短信号进行MSB分析,生成MSB的载波切片谱,根据载波切片谱寻找最优载波频率及其对应的调制信号切片谱;最后,对短信号集合的MSB调制信号切片谱进行总体平均,生成切片谱总体平均特征.故障试验数据验证结果表明,MSB切片总体平均特征能够有效诊断低速往复运转轴承的故障.

摘要：针对采用传统面向快速与旋转的二进制鲁棒独立基本特征(Oriented Fast and Rotated BRIEF,ORB)算法难以实现搭载双目立体视觉的机械臂对目标的实时、精准抓取等问题,提出一种基于改进的ORB算法的机械臂识别定位及抓取方法.首先,利用改进的ORB算法对目标进行识别,根据双目立体视觉光轴平行模型对目标实施定位;随后,运用标准D-H参数法建立机械臂的数学模型并进行逆运动学求解;最后,将获得的机械臂各关节驱动角传输至系统控制端,驱使机械臂末端执行器完成对目标的抓取作业.结果表明,提出的改进的ORB算法较传统ORB算法提高了目标识别定位的速度与准确度,有效提升了机械臂实施抓取时的实时性与精确性.

摘要：为研究分扭-并车齿轮传动系统中不同级齿轮偏心误差对各支路均载性能的影响,对其不均载成因进行了分析.采用集中质量法建立含偏心误差的弯扭耦合动力学模型,利用Newmark-β法求解动力学方程,计算了各分支均载系数,对比了有无偏心误差时动态均载系数的变化;通过两组数值仿真,探究了不同级齿轮偏心误差对各支路均载系数的影响情况.结果表明,齿轮偏心误差加剧了系统各支路均载系数的幅值波动,且闭环布置的分扭-并车齿轮传动系统右支路均载系数小于左支路;各级齿轮偏心误差单独作用时,偏心误差对含误差的齿轮级所在支路均载性能影响更大;各级偏心误差共同作用时,传动系统并车级均载性能的稳定性劣于分扭级,表明动力传递过程中误差具有累积效应.研究结果为选择性减小不同级齿轮偏心误差、有效改善传动系统各支路的均载性能提供了依据.

摘要：[目的]淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能.在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响.[方法]基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型并求解淬火残余应力,结合单节点法将该残余应力作为预应力求解斜齿轮副的时变啮合刚度;并以此为基础,利用集中参数法建立斜齿轮副的10自由度动力学模型,使用龙格-库塔法进行数值求解,得到斜齿轮副的振动响应动载荷时域图和频域图.[结果]与不考虑残余应力相比,存在残余应力的单齿弯曲变形在4齿啮合区域变大、在5齿啮合区域变小,接触变形无明显变化,啮合刚度和动载荷的时域峰值变大,啮频处的动载荷频域幅值谱密度增大.

摘要：[目的]摆线针轮减速器因具有传动比大、结构紧凑等优点被广泛推广和应用,但摆线针轮副的大接触应力和低啮合刚度影响了摆线针轮减速器的传动精度和平稳性.为提高摆线针轮减速器的承载性能,提出一种摆线针轮副啮合刚度分析方法,通过计算和仿真分析探讨结构参数对啮合刚度的影响规律.[方法]对摆线针轮副进行受力分析,以摆线针轮的接触应力、啮合刚度为目标函数,以摆线针齿的重要结构参数(针齿分布圆半径、偏心距、针齿半径)为设计变量,构建接触应力和啮合刚度数学模型;通过VB.NET程序计算和仿真分析摆线针轮的结构参数对其啮合刚度、扭转刚度、啮合力和接触应力的影响.[结果]仿真结果表明,随着针齿分布圆半径和偏心距的增大、针齿半径的减小,摆线针轮的啮合刚度和扭转刚度增大.研究为摆线针轮减速器的结构设计和优化奠定了基础.

摘要：[目的]基于线弹性断裂力学理论和动力学仿真,提出了一种模拟齿根疲劳裂纹扩展和计算含齿根裂纹齿轮啮合刚度的模型,以研究直齿圆柱齿轮齿根裂纹扩展特性及其对啮合刚度的影响.[方法]首先,通过齿轮动态啮合过程的动力学仿真,确定初始裂纹位置;然后,创建考虑真实接触情况的齿根疲劳裂纹扩展模型并进行扩展路径仿真;最后,基于裂纹仿真路径,研究了不同裂纹程度对啮合刚度的影响.[结果]结果表明,齿根裂纹的断裂形式主要以张开型裂纹为主,裂纹初期主要向轮缘的方向扩展,后期裂纹朝着齿根的方向均匀扩展;单齿啮合过程中,裂纹对综合变形量和啮合刚度的影响最大;同时,当裂纹深度较小时,扩展路径对齿轮综合啮合刚度的影响较小,随着裂纹深度的增大,这种影响逐渐明显.

摘要：[目的]针对踝关节康复问题,设计了一款用于踝关节康复的2-UPS/RRR并联机构.[方法]通过SolidWorks软件绘制了机构的三维模型,根据不同患者的脚踝旋转中心,设计了旋转中心可调的动平台;使用螺旋理论计算分析了机构自由度,并采用Kutzbach-Grübler公式对结果进行了验证;推导了机构位置逆解方程、正解方程,并使用Matlab与Adams仿真软件对逆解方程进行了联合仿真验证;运用极限搜索法,对并联机构的工作空间进行了求解.[结果]结果表明,该机构可以满足人体踝关节的康复训练要求.研究可为后续物理样机的制造提供参考.

摘要：[目的]振动分析是一种有效且广泛应用于旋转机械状态监测的技术.为了更好地管理齿轮传动系统中各个部件的健康状况,提出一种基于数字孪生技术的齿轮传动系统振动状态监测框架.[方法]首先,分别介绍了该技术框架中物理层、数据层、模型层、应用层各个模块的功能和逻辑关系;其次,详细阐述了齿轮传动系统的性能模型及行为模型的构建,性能模型用于模拟振动信号,行为模型用于更新数字孪生模型;最后,以一个两级定轴齿轮传动系统为例,建立了其数字孪生系统,对各项关键技术进行了理论分析与验证.[结果]该数字孪生系统实现了齿轮传动系统的在线振动监测;数字孪生模型的仿真响应与实测振动数据高度一致,验证了性能模型和行为模型的有效性.研究为齿轮箱关键部件的疲劳寿命预测及可靠性评估提供了有效的数据支撑,有助于推进数字孪生技术在旋转机械监测中的应用.

摘要：[目的]针对抽油机齿轮齿条机构因啮入冲击导致的轮齿点蚀现象,探讨了齿廓修形对于减轻齿轮齿条啮入冲击的可行性.[方法]首先,基于石川法计算了啮合过程中轮齿的弹性变形量;其次,采用齿廓修形补偿轮齿弹性变形量的方法,得到了4种修形方案;最后,通过有限元仿真和试验对比,分析验证了各个修形方案的效果.[结果]结果表明,齿廓修形在一定范围内可以有效提高齿轮的疲劳寿命,减轻接触应力的波动程度.最佳修形量为理论修形量;但当修形量过小或过大时,齿轮的疲劳寿命提升甚微,甚至还会降低.

摘要：[目的]为探究弧齿锥齿轮成形法切削加工中切削速度、切削深度、进给量对齿面残余应力的影响规律,优化加工参数,根据成形法加工特点建立三维斜角切削仿真模型.[方法]采用单因素法和响应曲面法进行仿真,对各切削用量对齿面残余应力的影响进行分析,建立曲面响应预测模型求解最优切削参数组合,并进行试验验证.[结果]结果表明,轮齿已加工表面呈现为拉应力,沿层深迅速转变为压应力,然后逐渐减小为0;切削速度增大,加工表面残余拉应力增大,工件内部最大残余压应力有所减小;进给量对齿面残余应力影响最大,进给量增大,表面和硬化层内部残余应力均明显增大,应力层深增大;切削深度变化对齿面残余应力影响较小;齿面残余应力预测值与试验的相对误差值最大为6.17%,验证了仿真切削对残余应力进行预测的可行性.

摘要：[意义]故障诊断技术是保证风电机组运行效率并降低运维成本的关键.风电传动链作为风电机组的重要组成部分,了解其基本动力学模型对故障诊断具有重大意义.[分析]通过文献综述,详细介绍了风电传动链关键部件——主轴承、齿轮箱、发电机轴承的故障诊断方法.随着工况更加复杂、运行条件更加恶劣,传统的故障诊断方法受到限制.因此,复杂工况下风电传动链的故障诊断变得更为重要.结合近5年复杂工况下风电传动链故障诊断的发展,详细概述了当前复杂工况下大型风电传动链的故障诊断方法,同时探讨了风电传动链故障诊断技术未来的主要研究发展方向.

摘要：[目的]为提高油气管道清洁机器人的管内(变径、过弯)通过能力,提出了一种多节式自适应轮式管道清洁机器人.[方法]该机器人采用两段式结构设计,以减小机器人的转弯半径;通过直线导轨和伸缩式轮组结合形成的伸缩式行走机构设计,实现在一定范围内对不同管径的自适应运动.为确保清洁机器人在管道内运行的稳定性,利用Adams软件对管道清洁机器人的运动过程进行模拟,并对其运动参数进行分析,得到了机器人在通过弯管和变径管道时的速度和轮转矩的变化规律.[结果]机器人在驶进90°弯管时,速度会短暂地激增至1 146.9 mm/s,驶出时,则会迅速下降到220 mm/s;在连续变径管道中,机器人速度保持在520 mm/s左右,驱动电动机转矩随着管径减小而增加至42.5 N·m.仿真数据表明了理论分析的准确性和结构设计的合理性.通过试验测试,所得规律与仿真结果规律一致,进一步验证了管道清洁机器人设计的合理性.

摘要：[目的]随着操作任务复杂化,双冗余机器人较6自由度机械臂操作更具灵活性和适应性.针对双冗余机器人控制系统之间信息交互以及协调运动中安全问题,以双套控制系统的冗余机器人为研究对象,提出了双冗余机器人基于位置的交替主从控制策略.[方法]以主臂为"Leader"、从臂为"Follower",建立了双冗余机器人系统主从控制的位置约束关系,结合关节点位追踪功能捕捉运动中的实时位姿参数,实现了双冗余机器人系统在闭链运动路径上各关节点位基于时间插补的映射.[结果]试验结果表明,任意姿态下的双冗余机器人系统中各关节实时追踪点位参数与实际关节点位参数的最大误差为0.465 mm,实现了虚实交互的轨迹映射,为碰撞检测算法在实际双冗余机器人系统中的应用提供了准确的位置数据.

摘要：针对摩托车外驱动滚子链传动过程中振动剧烈、噪声大的问题,研发了一种新型密封圈套筒齿形链(振明链).阐释了该齿形链的结构创新点、数学建模过程与啮合原理;建立了新型密封圈套筒齿形链和滚子链的RecurDyn动力学仿真模型,得到了两者在啮合过程中多边形效应引起的运行波动曲线;并通过变速变载耐磨试验、噪声试验和道路行驶试验进行了验证.结果表明,在相同工况下,该新型密封圈套筒齿形链较滚子链噪声低、链条磨损伸长率低,完全适用于摩托车外驱动系统的运行工况.该新型密封圈套筒齿形链的创新设计方案是科学的、切实可行的.

摘要：递纸机构的动力学特性对印刷机的印刷速度、套准精度以及印品质量具有重要影响.递纸机构大多由凸轮机构和连杆机构串联而成,不可避免地存在铰链间隙;铰链间隙的存在将降低机构稳定性、工作效率,缩短寿命.以凸轮连杆机构为研究对象,建立含多间隙铰链的机构动力学模型,分析了不同间隙尺寸、间隙铰链位置、间隙铰链数量对机构动态响应的影响.结果表明,上述因素均对递纸机构的传动精度和稳定性产生影响,其中,多间隙铰链之间的相互作用对机构动力学特性的影响显著.为含间隙铰链印刷机的结构优化设计提供了参考.

摘要：为提升四足机器人对复杂路面的适应性,提出一款考虑腰部特性的四足机器人.首先,基于虚拟样机技术,对四足机器人大小腿比例进行优化,获得了兼顾速度与运动稳定性的大小腿最佳比例;以此为基础,运用遗传算法的寻优特征,以空间利用率为目标函数,优化了该机器人的腰部长度;然后,基于D-H法对其进行正运动学分析;最后,利用Matlab软件对足端可达空间进行蒙特卡洛估计,获得了机器人的理想站立高度与步长区间.研究为后续对机器人的步态规划奠定了基础.

摘要：大功率装载机中,驱动桥是传动系统的关键部分,其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要.由于内部结构的复杂性,计算其功率损失面临着挑战.为计算功率损失,在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥功率损失计算评估平台,得到驱动桥中各种功率损失的分布;并通过试验对计算评估平台的准确性进行了相应验证,计算误差在12%以内.提出的建模方法和结果为新一代驱动桥产品的快速低成本开发提供了重要参考.