摘要：针对机械臂动力学参数辨识问题,提出了一种基于改进型蛇优化算法的激励轨迹优化方法.该方法在传统蛇优化算法的基础上进行创新,通过引入自适应调节算子来替代原有的固定系数,提高了蛇优化算法的全局搜索性能和收敛速度.将改进型蛇优化算法应用于机械臂动力学参数辨识过程中的激励轨迹优化设计,并采用迭代重加权最小二乘算法作为参数辨识算法,选择6自由度的协作机器人作为验证对象进行了试验验证.试验结果显示,相较于传统的激励轨迹设计算法,机械臂前3个关节的关节力矩误差均方根减少了20.96%,全部6个关节的关节力矩误差均方根减少了23.58%.研究表明,改进型蛇优化算法在激励轨迹优化设计中的应用对于提高动力学参数辨识准确性具有一定的效果.

摘要：为计算筒式实心磁力耦合器(Drum-type Solid Magnetic Coupler,DSMC)的电磁转矩,研究其传动特性,以一台4对极DSMC为研究对象,建立了引入感应电流的等效磁路模型,结合安培环路定律并考虑三维端部效应,推导出耦合器的电磁转矩计算式;运用有限元仿真软件,得到耦合器的磁场分布和感应电流分布及不同输入转速下的机械特性曲线;通过轴向移动导体转子,改变两个转子的相对位置,得到不同啮合长度对电磁转矩的影响规律.最后,搭建试验平台对电磁转矩的理论计算及有限元仿真结果进行试验验证,所得试验结果与分析结果基本一致.该模型为DSMC的设计与优化提供了指导.

摘要：为了实现下肢外骨骼的精确控制,对外骨骼在不同负重下上斜坡过程中各关节力矩进行了分析.基于西南交通大学第三代人机携行助力外骨骼机器人,运用拉格朗日方法建立了外骨骼动力学模型,得到各关节力矩计算表达式;通过三维动作捕获系统得到下肢运动数据,利用Matlab软件计算出关节所需的驱动力矩,得出在上斜坡过程中的力矩变化规律;在SolidWorks软件中建立外骨骼三维模型,将其导入Adams软件中进行动力学仿真,并与理论计算结果进行对比,验证了仿真结果的可靠性.研究结果能够提升在外骨骼上斜坡过程中控制结果的准确性以及人体穿戴外骨骼的舒适性.

摘要：摆线轮减速器转臂轴承的承载性能和磨损状况与减速器的回转精度和寿命有密切关系.针对某150BX型摆线轮减速器轴承孔实际磨损状况,首先,建立转臂轴承的承载模型,明确了最大载荷及其方向的变化规律;然后,建立含制造误差的摆线轮和曲柄轴的运动模型,分析制造误差对转臂轴承运动过程中的干涉情况,获得了转臂轴承上最大干涉位置和误差选配方法.研究为摆线轮减速器转臂轴承的磨损计算和关键零部件的误差选配提供了依据.

摘要：[目的]综合考虑漂浮式风机传动链紧凑型结构特征与内外部激励,以6.2 MW漂浮式风机传动链为研究对象,建立紧凑型传动链刚柔耦合非线性多体动力学模型.[方法]研究基础运动对漂浮式风机行星齿轮传动系统均载特性的影响,揭示部件装配误差、主轴长度与轴承位置对漂浮式风机行星齿轮传动系统均载特性的影响规律,为漂浮式风机传动链承载能力提升提供支撑.[结果]结果表明,基础运动与环境载荷的非线性耦合对行星传动系统的均载性能产生负面影响,且该影响随风速的增加而加剧.研究发现,随着各部件误差的增大,行星传动系统的均载系数单调递增.具体而言,不同部件装配误差对均载特性的影响程度从大到小依次为行星轮、太阳轮、行星架和内齿圈.此外,随着主轴长度及支撑点与轮毂间距离的增加,行星传动系统的承载能力随之提升.

摘要：[目的]针对在复杂场景下机械臂采用传统算法进行路径规划时存在规划效率低、易陷入局部最优解等问题,提出一种基于改进蜣螂算法的路径规划算法.[方法]首先,使用包围盒法对机械臂和障碍物进行建模,根据路径长度、关节运动平滑度和碰撞规避建立优化函数;其次,采用Logistic映射进行种群初始化以增强多样性,改进启发机制以加快收敛速度,引入自适应多项式变异以跳出局部最优解;然后,分别使用基本蜣螂算法、水母算法、灰狼算法、鲸鱼算法和改进蜣螂算法在Matlab软件中进行仿真对比;最后,进行实机测试.[结果]结果表明,在求解机械臂规划问题时,改进蜣螂算法不易陷入局部最优,耗时更短且寻优精度更高.实机测试结果验证了改进蜣螂算法的可靠性.

摘要：[目的]为提高钢柱与肋板的自动化焊接生产效率,设计了专用焊枪移动机构.[方法]首先,为满足焊枪的移动轨迹和速度,设计了凸轮连杆组合机构,并建立了机构的运动学模型;其次,基于NSGA-Ⅱ算法,以机构的传动性能和整体尺寸为优化目标,在限定条件下对连杆长度进行了多目标优化设计,使用熵权法从Pareto非劣解集中选取了最优连杆长度;再次,在最优杆长的二维平面中搜索最优滚子坐标,并使用Matlab编程获得凸轮廓线,验证了凸轮机构压力角满足设计要求;最后,基于优化结果,结合实际工况,对机构建模并使用Adams软件仿真获得机构工作轨迹、速度和加速度.[结果]结果表明,机构能如期满足焊接轨迹和匀速焊接的设计要求;同时,优化后的凸轮基圆半径相比优化前减小了29.79%,速度和加速度波动更小.验证了该机构的准确性和方法的可行性,为其他凸轮连杆机构的设计提供了一个可借鉴的设计方法.

摘要：[目的]机器人逆运动学求解在轨迹规划与控制中起到至关重要的作用.传统的机器人逆运动学根据运动学方程和数学理论进行求解,计算效率较低,对控制精度也会产生一定的影响.为了克服这些问题,采用一种改进的鲸鱼优化算法进行机器人逆运动学求解.[方法]改进的鲸鱼优化算法是将差分进化算法的变异和选择操作融合到鲸鱼优化算法中提出的,改进后的算法具有较好的全局搜索性能和快速收敛特性.以一款6自由度串联机器人为研究对象,运用改进的鲸鱼优化算法求其逆运动学解.[结果]结果表明,运用改进的鲸鱼优化算法进行机器人逆运动学求解,可以简化求解步骤,同时保证求解精度.

摘要：[目的]针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果.[方法]基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次喷丸强化的喷丸速度、丸粒直径等参数对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表层残余应力及表面形貌的影响规律.[结果]结果表明,二次喷丸强化与单次喷丸强化相比材料表面塑性变形更均匀;二次喷丸强化可以显著增大材料表层的残余压应力,使残余压应力最大值深度位置向表面移动,但对残余压应力层深度的影响并不显著;通过方差分析,在喷丸覆盖率为100%时,采用喷丸强度较小的加工参数进行第二次喷丸强化,对表层残余压应力均匀性的改善效果更好,表面残余压应力均匀性最大可提升28.76%.

摘要：磁力驱动设备具有静密封、过载保护、环保等优点,其应用越来越广泛.永磁体间的磁力和磁力矩是磁力驱动技术研究的核心问题.目前,有很多研究聚焦于建立3自由度或4自由度解析模型求解磁力矩,其应用都具有一定的局限性.为此,基于等效磁荷理论,建立环形磁体之间的5自由度磁力矩解析模型,分析了相对位移、偏心及角度等因素对磁力矩的影响规律.该模型能够求解两个轴向磁化的环形磁体处于任意相对位置和姿态时的磁力矩.研究方法为磁力驱动设备的研究与应用提供了借鉴.

摘要：[目的]现有智能故障诊断方法面临的挑战包括模型训练依赖于大量标签数据、故障数据获取困难且发生概率不同、对工况影响考虑不足等.为此,提出一种变工况下自适应类间和类内非平衡故障数据的齿轮箱诊断方法.[方法]首先,构建门控局部连接网络,有效降低对标签数据的依赖,直接从原始数据中挖掘数据分布本征特征;其次,设计外部注意力和内部注意力并行机制,考虑变工况下类间故障和类内故障分布差异,进一步调整提取特征权重;最后,采用焦点损失函数,更加关注少数类和困难类样本,实现高质量的非平衡诊断信息挖掘.[结果]经齿轮箱故障试验平台6组非平衡数据测试,验证了所提方法自适应识别非平衡故障数据的有效性和优越性.

摘要：[目的]在行星齿轮系统中,柔性销轴的存在使得齿轮传动过程中产生的非线性行为更加复杂.为揭示带有柔性销轴的风电齿轮箱行星齿轮的非线性动力学行为,建立轮系的平移扭转耦合动力学模型和运动微分方程组并进行求解.[方法]综合考虑柔性销轴刚度、齿侧间隙、时变啮合刚度、误差激励等关键因素,通过分析动态啮合力、太阳轮和行星轮的相图、加速度、庞加莱图、轴心轨迹,研究了销轴刚度对行星轮系非线性动力学性能的影响.[结果]研究结果表明,随着柔性销轴刚度降低,太阳轮和行星轮的振动加速度、动态啮合力的波动范围先减小后增大;柔性销轴刚度减小时,太阳轮、行星轮中心的运动均由周期运动变为拟周期运动;柔性销轴刚度对太阳轮浮动范围影响较小,对行星轮浮动范围影响较大,减小销轴刚度可使得行星轮浮动轨迹范围显著增加.

摘要：[目的]针对动载滑动轴承轴颈倾斜状态下润滑特性不清晰的问题,构建考虑轴颈倾斜状态的动载滑动轴承混合弹流润滑模型.[方法]在滑动轴承瞬态混合润滑模型基础上,修正轴颈倾斜状态下的油膜厚度,引入金属表面粗糙峰弹塑性接触模型,进一步耦合了轴颈中心动力学方程与时变载荷;设计数值求解方案与模型收敛条件,实现了对动载滑动轴承轴颈倾斜状态下的润滑仿真.[结果]结果表明,随着轴颈倾斜角度的增大,最大油膜压力与粗糙接触压力显著增大,呈现一定的非线性规律,最小油膜厚度则表现为近似线性下降,压力与油膜分布随倾斜的增大表现出明显的非均匀性;轴心轨迹反映出倾斜状态下的轴颈位置低于轴颈对齐状态.

摘要：[目的]航空齿轮通常工作在高温、高速、重载等极端环境下,需具备优异的综合性能,表面完整性参数对齿轮疲劳性能有着决定性的影响.滚磨加工是一种利用磨料的机械作用提高工件表面完整性的光整工艺.为改善航空齿轮的表面完整性、提高疲劳寿命,有必要探究齿轮滚磨光整加工中齿面与磨粒接触界面的作用行为.[方法]基于离散元方法建立了航空齿轮滚磨光整仿真模型,分析了滚磨齿面材料去除情况;建立齿面三维粗糙度Sa值预测模型,设计 14CrMnSiNi2MoA航空圆柱直齿轮的滚磨光整加工试验,分析了航空齿轮滚磨光整前后表面形貌和残余应力随时间的演变规律.[结果]研究结果表明:滚磨光整加工显著降低了航空齿轮表面粗糙度,并提高了表面残余压应力,但齿面各个位置的滚磨加工效果不均匀,其磨料对齿面的作用强度呈现出近齿顶>节圆处>近齿根规律.

摘要：[目的]现有膜片联轴器的研究主要集中在不同膜片类型的膜片联轴器力学性能表现以及通过多种优化算法对膜片进行尺寸形状优化,针对大转矩、大变形工况下膜片结构参数对联轴器力学性能影响的研究较少,因此,通过有限元分析软件Abaqus建立了风机联轴器参数化模型,用以探究大转矩、大变形下风机膜片联轴器非线性结构的力学性能表现.[方法]分析了风机联轴器全局模型有限元应力结果验证仿真结果的可靠性;在此基础上,研究不同膜片腰型结构参数和多膜片组下膜片的各向刚度和应力特性,得到实际复合工况下腰型结构参数和膜片层数的最优组合;并基于该组合模型进行膜片结构多目标形状优化.[结果]随着膜片组层数和膜片腰型结构参数增加,膜片的各向刚度不断增加.膜片组层数和等效应力成反比,膜片腰型结构参数和等效应力成反比.通过增加膜片应力集中位置厚度可以有效减小最大等效应力、分散应力集中现象以及提高结构刚度.

摘要：针对蜗杆砂轮磨削螺旋线修形斜齿轮时导致的齿面扭曲问题,提出了一种采用弧形蜗杆砂轮对齿面扭曲进行补偿的方法.首先,基于蜗杆砂轮与斜齿轮的参数包络展成啮合过程,建立蜗杆砂轮与斜齿轮的空间啮合坐标系,求解了蜗杆砂轮加工斜齿轮的空间瞬时接触线;然后,根据螺旋线修形曲线函数,对不同齿宽位置的扭曲量进行了计算;通过展成磨削运动分析了不同齿宽位置处的压力角偏差与砂轮位置之间的关系,并根据压力角偏差求解砂轮修整半径,建立了弧形砂轮外形轮廓曲线模型;最后,选取螺旋线修形齿轮参数进行了仿真验证.对比修整前、后数据结果表明,该方法可有效消除齿面扭曲现象,验证了该扭曲补偿方法的有效性.

摘要：针对传统近场声全息(Near-field Acoustic Holography,NAH)难以实现齿轮箱声场重建的问题,充分利用复杂噪声的循环平稳特性,将循环平稳分析和等效源近场声全息方法相结合,建立了一种齿轮箱噪声成像方法.首先,从噪声信号中估计循环频率的集合;其次,选择感兴趣的循环频率,计算相应的循环谱密度函数;随后,应用等效源近场声全息方法重建齿轮箱的潜在噪声源;最后,通过仿真和实验测试,验证了该噪声成像方法的有效性.

摘要：针对实心盘式永磁涡流耦合器性能优化问题中参数烦杂多样及优化效率低的问题,运用量纲分析法推导盘式永磁涡流耦合器的无量纲参数,得到速度参数、磁密参数、气隙参数及主要尺寸无量纲数等6个无量纲参数,有效地减少了分析研究的工作量;通过方程分析法验证了无量纲数的正确性;运用三维有限元仿真,分析了各无量纲数对永磁涡流耦合器的输出转矩影响.为提高优化效率,通过响应面法进行了结构优化设计,以提高永磁体利用率,仿真结果验证了优化的有效性.

摘要：为增强机器人末端执行机构的操作能力以及保障人机交互的安全性,提出了一款具有刚度可变、能量存储、环境适应性强、人机安全交互等多种功能的变刚度机构(Variable Stiffness Mech-anism,VSM).首先,介绍了该机构通过多个磁体轴向排列并相互作用实现刚度可变功能的原理,并提出数种不同的刚度模式;然后,将VSM搭载在一台6-DOF机器人系统上进行一系列锤击碰撞实验,展示并分析了 VSM具有的优良能量存储能力和自适应能力;其间,依托该机器人系统并利用Python软件和有限元分析等方法探究了如何通过VSM实现最优的锤击轨迹以及最佳锤击效果;最后,分析了进行硬性碰撞实验时对机器人造成的潜在损伤并如何调节VSM刚度以缓解这类损伤.结果表明,VSM的存在可以在低刚度阶段吸收大部分传递给机器人的冲力,从而可以有效避免机器人系统在进行类似工作时造成的损伤.

摘要：刹车片是制动系统中最关键的安全零件之一,在保障驾驶员行车安全中起着至关重要的作用,不同的制动工况对刹车片磨损量有不同的影响.为了探究制动工况对盘式刹车片磨损量的影响,利用Ansys Workbench仿真软件,基于Archard磨损模型建立刹车片的磨损仿真模型,并通过APDL命令流添加Archard磨损命令,实现对刹车片的磨损仿真,分析了计算刹车片的磨损量.搭建刹车片摩擦磨损试验台,并随机选取5组不同的制动工况进行刹车片磨损试验,对比分析试验结果与仿真结果,验证了仿真模型的正确性.研究结果表明,在设定的参数范围内,制动压力对刹车片磨损量的影响比制动初速度的影响小;在没有外界热源的干预下,刹车片表面温度对磨损量的单独影响比制动初速度、制动压力等其他参数对刹车片磨损量的综合影响更小.