最新刊期
      2017 年 第 1 期

        理论研究

      • 时培明,赵娜,党会,田广军
        2017, 41(1): 1-5. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.001
        摘要：为了掌握变载荷激励下齿轮削齿故障动力学特性,考虑削齿故障引起齿轮质量不平衡和对齿轮系统啮合刚度的影响,建立了含削齿故障的四自由度齿轮动力学模型。在此基础上,采用变步长的四阶Runge-Kutta法对齿轮削齿模型进行数值仿真求解,研究了含削齿齿轮故障的动力学机理。通过空载和变载荷激励下齿轮削齿动力学特性对比,分析了齿轮削齿故障下的动力学特性。结果表明,变载荷激励下,齿轮削齿系统具有明显的低频成分,并且变载荷幅值越大,低频成分越明显;齿轮的振动位移与变载荷激励有相似的变化趋势。变载荷激励大小对齿轮削齿动力学特性也有影响,变载荷幅值越大,齿轮的时域图中的冲击现象和调制现象越不明显。此外,随着变载荷激励幅值变大,频谱图中边频带由削齿齿轮的转频变为外部载荷变化的频率。因此,对于齿轮故障诊断,应尽量在稳定负载工况下进行故障诊断。  
        关键词：动力学特性;齿轮故障;削齿;变载荷   
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        发布时间：2022-10-20
      • 田亚平,褚衍东
        2017, 41(1): 6-10. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.002
        摘要：研究了含间隙三自由度的齿轮转子非线性系统的周期轨道及其稳定性。采用有限差分法近似代替非光滑系统的Jacobi矩阵,改善了CPNF法在求解非线性动力学时需要系统必须光滑的缺陷。改进后的CPNF法对算例的计算结果与数值积分结果比较验证了其有效性。在给定参数下采用改进后的CPNF法研究了齿轮转子系统的共存的周期运动,并判断了各周期的稳定性;通过延续追踪法判断了不同转速下系统周期轨道的稳定性;研究了齿轮转子系统随无量纲转速变化的分岔特性。结果发现,齿轮转子非线性系统在某些参数组合下多个稳定和不稳定周期轨道共存;转速在1.541.42变化时,齿轮转子系统通过倍周期分岔的形式最终通向混沌运动。  
        关键词：齿轮转子传动系统;非线性动力学;共存周期轨道;稳定性;CPNF   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王优强,王涛,徐彩红,王立梅,张同钢
        2017, 41(1): 11-15. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.003
        摘要：以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑热效应的Relnolds方程建立了油水两相弹流润滑模型,对比了3种常用衬套材料对轧机油膜轴承润滑性能的影响,结合轧机油膜轴承的特殊工况讨论了不同含水量、主轴转速和轧制力下的油水两相流体的润滑特性。结果表明:3种衬套材料中,巴氏合金的最大压力及中心压力最小,整体膜厚、中心膜厚及最小膜厚值最大,润滑性能最好,最大温度最大,散热性最好,选用巴氏合金作为衬套材料最为合适;油膜进水后随着含水量的增加,最大压力减小,润滑膜入口区的压力增大,最小膜厚增大,润滑性能提升;随着主轴转速增加,润滑膜最大压力减小,入口区压力增大,最小膜厚增加;随着轧制力的增加,最大压力增大,入口区压力减小,最小膜厚减小。  
        关键词：轧机油膜轴承;衬套材料;油水两相流;弹流润滑   
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        发布时间：2022-10-20
      • 季云峰,冯立元,匡亮
        2017, 41(1): 16-19. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.004
        摘要：正交邻域保持嵌入（Orthogonal neighborhood preserving embedding,ONPE）是一种无监督的特征降维方法,且使用的是全局统一的邻域参数,在对高维故障特征集进行特征降维时,不能利用样本的类别标签信息和不能够根据样本空间分布的变化自适应调整邻域参数,使获得的低维特征仍出现混叠的情况。针对上述问题,提出了基于改进的有监督正交邻域保持嵌入（Improved supervised ONPE,IS-ONPE）特征降维的故障辨识方法。IS-ONPE利用样本的标签信息来调整样本点与点之间的距离以形成新的距离矩阵,通过新的距离矩阵进行邻域构建,同时利用局部集聚系数进行邻域参数的自适应调整,能够获得辨识度更高的低维特征。以低维特征作为支持向量机（Support Vector Machine,SVM）的输入来实现故障辨识。齿轮的故障辨识结果表明,所提出的方法能够提高故障辨识效果,具有一定优势。  
        关键词：故障辨识;特征降维;改进的有监督正交邻域保持嵌入;齿轮   
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        发布时间：2022-10-20
      • 张慧珍,程刚,山显雷
        2017, 41(1): 20-23. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.005
        摘要：针对一种以空间对称3HUS+S并联机构为核心模块的髋关节试验机,为分析其动力学特性,从并联机构的运动学出发,建立了各直线模组滑块及连接杆与动平台速度、加速度之间的关系。通过得到的动平台质心、连接杆质心及直线模组质心的作用力和作用力矩,基于虚功原理建立了该并联试验机的动力学模型;通过对动力学模型仿真得到直线模组的驱动力矩和驱动功率,为该试验机动力学特性的深入分析和控制策略的研究提供了参考。  
        关键词：3HUS+S并联机构;髋关节试验机;动力学模型;虚功原理   
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        发布时间：2022-10-20
      • 赵建文,宋胜涛,李瑞琴,李大海
        2017, 41(1): 24-27. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.006
        摘要：研究2-RPR+RRP球面混联机构的可达工作空间,首先,应用修正的Kutzbach-Grvbler公式对机构的自由度进行求解,得出了机构的自由度以及动平台的运动特性;其次,以机构的几何关系为约束条件,结合旋转矩阵建立了机构的运动学位置封闭正解数学模型;最后,根据运动学正解模型应用MATLAB软件绘制出动平台参考点在特定条件下的可达工作空间,并利用SolidWorks仿真软件对同条件下的可达工作空间进行了验证。证明了正解模型的正确性,为机构进一步分析与优化提供了理论基础。  
        关键词：自由度;封闭正解;可达工作空间   
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        发布时间：2022-10-20
      • 龚小涛,耿佩
        2017, 41(1): 28-30. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.007
        摘要：建立了内外偏心套传动摆辗机摆头的矢量运动模型,利用Matlab软件对异速反向的内外偏心套的运动规律进行了仿真模拟,当外偏心套转速ω1>0,内偏心套转速ω2<0,且ω1≠|ω2|时,摆头运动轨迹为多叶玫瑰线,分析多叶玫瑰线轨迹的运动形成过程,并对多叶玫瑰线的叶片数量和轨迹规律进行了研究。  
        关键词：齿轮;摆辗成形;多叶玫瑰线   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王俊彦,苗鸿宾,倪璟
        2017, 41(1): 31-35. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.008
        摘要：提出了一种以新型四自由度并联机构（3-RPR+R）&UPS作为并联加工模块,辅以能实现并联加工模块滑动的直线导轨来共同实现五坐标联动加工的一种新型龙门式大摆角混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机床实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解,并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可行性。  
        关键词：龙门混联机床;大摆角;自由度;旋量理论;位置逆解   
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      • 车林仙,易建,何兵
        2017, 41(1): 36-42. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.009
        摘要：根据决策变量映射关系,将齿轮传动设计中的离散约束优化问题转化为约束非负整数规划问题（Constrained non-negative integer programming problems,CNIPPs）,并应用离散差分进化（Discrete differential evolution,DDE）算法求解该问题。引入定量评价种群多样性的平均基因距离指标,并据此提出一种采用反向学习算子生成新个体的自适应逃逸策略,以克服基本DDE算法求解离散问题易陷入局部最优区域的缺点。将逃逸策略融入DDE算法,并结合可行性规则约束处理技术,形成求解CNIPPs的逃逸离散差分进化（Escape DDE,EDDE）算法。应用EDDE算法求解齿轮传动优化设计实例,并提出用于比较多种算法优化性能的相对综合性能指标。通过测试与分析可知,新算法具有良好稳健性和可靠性,且综合指标优于对比算法。优化结果明显好于已有文献的最优解,齿轮质量下降了27%。  
        关键词：差分进化算法;离散变量;自适应逃逸算子;约束优化设计;齿轮传动   
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        发布时间：2022-10-20
      • 薛会玲,刘更,杨小辉
        2017, 41(1): 43-48. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.010
        摘要：应用虚功率理论,对复合差动轮系和封闭式行星轮系进行功率流与传动效率分析。首先分别建立了不考虑齿轮啮合功率损耗和考虑齿轮啮合功率损耗时轮系功率流和虚功率流图,分析了功率和虚功率的流向。然后,建立方程求解齿轮副啮合功率损耗,得到了轮系传动效率表达式。最后,研究分析了齿轮设计制造参数对轮系传动效率的影响。结果表明,合理选择传动型式、齿数、速比和齿轮制造精度等级等参数,可有效提高轮系传动效率。该方法简便快速,能够为轮系初步设计提供帮助。  
        关键词：差动轮系;封闭式行星轮系;虚功率理论;功率流;效率分析   
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        发布时间：2022-10-20
      • 何照荣,孙志伟,宣征南,段志宏
        2017, 41(1): 49-53. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.011
        摘要：重载齿轮系统在大型石化工业生产装置中应用广泛,由于石化装置长周期运行的特点,且装置运行工况恶劣,齿轮系统磨损严重,对其磨损状态的监测和预测分析可及时掌握齿轮系统运行状态,确保装置的安全可靠运行。灰色系统模型可预测齿轮系统磨损量的变化,而时间序列模型可对磨损量预测数据的残差序列进行分析,将两者联立建立新的预测模型,达到综合调整和修正预测数据的目的。然后,改进灰色模型权重系数μ,以预测值和原始值的离差平方和作为考察指标,确定最佳权重系数μopt,提高灰色时序预测精度。通过某石化企业在用装置的重载齿轮系统铁谱监测数据作为样本,检验改进灰色时序预测模型效果,结果表明该预测模型的效果优于传统灰色时序预测模型。  
        关键词：油液分析;灰色时序模型;齿轮磨损;铁谱   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王江萍,段腾飞
        2017, 41(1): 54-58. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.012
        摘要：提出了基于特征融合和稀疏表示的机械故障诊断方法。用小波包分解齿轮振动信号,提取各频带的能量,组成初始特征向量。为了去除初始特征向量中的冗余信息,采用核主元分析进行特征融合,对初始特征向量进行降维,将降维之后的特征向量进行归一化,作为稀疏表示分类的输入。齿轮故障诊断实验表明,所提方法能较好地诊断出齿轮不同类型的故障。  
        关键词：故障诊断;特征融合;稀疏表示;齿轮   
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        发布时间：2022-10-20
      • 黄友昕,钱东海,董小康,吴鹏
        2017, 41(1): 59-62. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.013
        摘要：针对自行设计的新型多关节腕部结构在ADAMS中搭建可在MATLAB中使用的被控模型,进行ADAMS与MATLAB联合控制仿真。在分析新型腕部结构的动力学模型的基础上,采用计算力矩法与滑模变结构控制法相结合的方法进行控制,并对滑模变结构控制法进行改进,消除控制中存在的"抖动"现象,从而得到了较好的轨迹跟踪效果。最后将PID控制法、纯计算力矩法,以及所提出的控制方法进行了控制效果比较,验证算法的有效性。  
        关键词：ADAMS MATLAB;PID控制;计算力矩法;滑模变结构控制   
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        发布时间：2022-10-20

        试验分析

      • 邓涛,李军营,罗俊林,汪明明
        2017, 41(1): 63-68. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.014
        摘要：为研究永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）电动汽车的动力性,提出基于空间矢量与滑模变结构的PMSM综合控制算法,详细阐述了整车参数匹配、PMSM选型、空间矢量建模以及滑模变结构控制器的设计,并建立整车仿真模型,进行NEDC工况动力性仿真分析。结果表明,电动汽车传动比、PMSM功率参数等设计合理;空间矢量与滑模变结构及综合控制方法获的动力性良好,具有很好的合理性与较强的实时性,且不影响汽车的舒适性。  
        关键词：PMSM;电动汽车;空间矢量;滑模变结构;仿真   
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      • 江志农,姜冰,张赟新,车熠全,张锋,张进杰
        2017, 41(1): 69-73. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.015
        摘要：提出一种基于ANSYS Workbench的柴油发动机断齿故障有限元分析方法。通过Pro/E参数化建模构建了柴油发动机渐开线斜齿轮啮合传动模型,将其导入到ANSYS Workbench中完成瞬态动力学分析,得到了正常工况、断半齿和断单齿三种运行状态下的有限元分析结果。同柴油发动机齿轮断齿故障的试验振动数据进行了对比分析,结果表明,渐开线斜齿轮运转过程中接触应力呈现周期性变化特性,接触应力波动显著,存在明显的冲击现象,并且随着齿轮断齿程度的加剧,齿轮冲击力明显增大;幅值最大处对应的频率即为点火频率,故障振动时转频幅值显著大于正常齿轮啮合的转频幅值。  
        关键词：柴油机;斜齿轮;接触应力;断齿故障;有限元分析   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王道勇,王铁,张瑞亮,张瑞,乔金维
        2017, 41(1): 74-77. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.016
        摘要：为了分析探究振动光饰工艺对齿轮接触疲劳特性的影响,利用两对设计参数相同的齿轮:一对是经过振动光饰处理过的,另一对没有进行振动光饰处理,先用粗糙度测定仪分别测出其粗糙度,之后采用两种方案进行齿轮疲劳特性对比试验:①采用罗卡提疲劳极限快速测定法;②恒定载荷工况下测定法。安装齿轮时使用错齿啮合的方法,之后在机械封闭流齿轮实验台上进行齿轮运转试验,得到了不同方案下齿轮的接触疲劳极限。通过对比试验结果得出:振动光饰技术改善了齿面光洁度,降低了齿轮表面粗糙度,有效地提高了齿轮疲劳强度,显著延长了齿轮的疲劳寿命。  
        关键词：齿轮;振动光饰;接触疲劳试验   
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      • 陈燕,龚玉霞
        2017, 41(1): 78-81. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.017
        摘要：目前太阳能追光系统普遍存在精度差、效率低等问题,主要原因在于环面蜗杆传动副为非正确共轭传动形式。针对现行太阳能追光系统中环面蜗杆副的非正确共轭传动形式,基于微分几何及空间啮合理论,推导了渐开面包络环面蜗杆齿面的精确数学模型,根据数学模型建立了蜗杆齿面的精确三维实体模型,并通过图形学显示了其正确啮合区;在DMG车铣复合加工中心加工渐开面包络环面蜗杆齿面,并进行了接触斑点对比试验,结果表明,环面蜗杆数学模型及三维实体模型正确,加工方法可行。  
        关键词：太阳能追光系统;渐开面包络环面蜗杆;加工与实验   
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        发布时间：2022-10-20
      • 尹志敏,刘少军
        2017, 41(1): 82-86. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.018
        摘要：针对某型主减速器润滑系统中的喷嘴喷射影响,采用一维流体仿真软件Flowmaster软件仿真方法,提出较全面和准确的分析模型。并利用Flowmaster软件建立某型直升机主减速器润滑系统喷嘴的仿真模型,分别以0.35 MPa和0.40 MPa的供油压力为单一变量对模型进仿真研究,然后,对仿真模拟的结果与试验结果进行了对比分析,验证该仿真方法和模拟的有效性与准确性。  
        关键词：主减速器;润滑系统;喷嘴;仿真研究   
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      • 欧阳联格,耿正阳,周水庭,黄红武
        2017, 41(1): 87-90. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.019
        摘要：球面滚珠联轴器是沙滩清洁车垃圾拾取装置液压马达与拨沙滚轮关键联接装置。为研究拨沙滚轮球面滚珠联轴器的疲劳寿命,首先,运用点接触的L-P理论对其进行了寿命计算;然后,运用有限元法建立了联轴器的数值分析模型,通过增广拉格朗日算法对其进行多体接触有限元分析,利用ADAMS中的Impact函数进行运动学分析得到滚珠的接触载荷谱;通过Fatigue Tool软件根据Miner法则进行疲劳寿命分析。结果表明,疲劳寿命的有限元计算结果与理论计算结果比较吻合,球面滚珠联轴器满足设计要求,证明了理论计算的合理性。为联轴器的疲劳寿命研究和后期的优化分析提供了参考依据。  
        关键词：球面滚珠联轴器;疲劳寿命;增广拉格朗日算法;运动学   
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        发布时间：2022-10-20
      • 魏冰阳,李玉,欧阳鸿飞,陈爱明
        2017, 41(1): 91-95. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.020
        摘要：以JS75矿用减速器的末级齿轮副为研究对象,利用MASTA齿轮微观修形模块,对修形前后所得的接触斑点、传动误差及谐波振幅进行比较分析,确定了合理的修形方式及修形量。利用M+P测试系统对减速器空载和加载两种工况进行了振动噪声试验与频谱分析,证明末级重载齿轮的精确修形有效控制了齿轮传动系统的振动和噪声,高速级弧齿锥齿轮对减速器的动态性能影响最大。  
        关键词：微观修形;传动误差;频谱分析;振动噪声   
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        发布时间：2022-10-20
      • 马维金,吴文轩,王俊元,张纪平
        2017, 41(1): 96-99. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.021
        摘要：汽车变速箱作为一个整体,在激振力的作用下产生振动与噪声是必然的结果,轴承、轴系、箱体等对变速箱的振动噪声都有影响。通过模拟运行方式,采集并分析了某型号汽车变速箱的时频域信号。对变速箱进行振动噪声时频域分析,可以掌握振动与噪声特性,这为后续对变速器进行以减振降噪为目的的结构动力学优化设计奠定了试验的基础。  
        关键词：汽车变速箱;噪声信号;振动信号;时域分析   
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        发布时间：2022-10-20
      • 赵勇,黄春强,姚进,李华
        2017, 41(1): 100-105. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.022
        摘要：采用合适的串联槽轮机构理论上可以消除柔性冲击,但实际工程应用中圆销与轮槽间会不可避免地存在间隙。为了研究串联槽轮机构中独立的两级销槽间隙对整体机构消除柔性冲击的影响,首先利用ADAMS软件建立含有销槽间隙的串联槽轮机构模型,仿真并分析得到销槽间隙对串联槽轮机构输出槽轮运动特性的影响机理。其次设立对照组分析独立的两级销槽间隙对输出槽轮的运动特性的影响。结果表明含销槽间隙的串联槽轮机构虽然可以消除柔性冲击,但销槽间隙引起的碰撞冲击对输出槽轮的角加速度影响更大;初级槽轮机构的销槽间隙较末级槽轮机构的销槽间隙对末级槽轮角加速度峰值的影响灵敏度更大。对串联槽轮机构的实际使用提出指导意见:在加工精度一定时首先保证初级槽轮机构有能使机构正常工作的最小间隙。  
        关键词：间隙;串联槽轮机构;柔性冲击;Adams   
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        发布时间：2022-10-20
      • 陈毅龙,高凤强,谢志龙
        2017, 41(1): 106-110. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.023
        摘要：为了获得运动规律对称且易于微调的S型无碳小车转向机构,提出了凸轮-摇杆滑块的机构模型,采用ADAMS软件对其进行运动学仿真。首先通过参数化建模的方法研究并设计摇杆滑块机构,然后通过反求法获得凸轮轮廓,最后建立凸轮-摇杆滑块机构整体仿真模型。仿真结果表明,该机构输出的运动规律对称,符合转向要求。同时,设计一套试验装置来验证仿真结果,试验数据表明了仿真模型的正确性与研究方法的可行性,所建仿真模型为S型无碳小车凸轮转向机构设计与相关应用提供参考,所设计试验方法为仿真模型验证与加工装配精度检测提供思路。  
        关键词：无碳小车;凸轮转向机构;运动学仿真;Adams;试验   
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        发布时间：2022-10-20
      • 柴孟江
        2017, 41(1): 111-115. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.024
        摘要：基于瞬态动力学原理,利用有限元软件ABAQUS中的显式动力学方法,建立了摩擦离合器系统的有限元模型,研究摩擦离合器在接合过程中的振动加速度信号及应力场分布,并用试验进行验证。结合相关仿生学设计,设计了3种有沟槽的制动闸片,分析沟槽对接合特性的影响。最后分析了沟槽的布置模式及斜置沟槽对接触振动的影响。结果发现:离合器在接合过程中,振动加速度信号出现剧烈变化并逐渐消失,仿真结果符合试验结果;复合沟槽表面能有效地抑制接触振动,径向沟槽表面次之,而环形沟槽闸片不能抑制接触振动;单一摩擦盘上沟槽抑制接触振动的效果没有双侧摩擦盘上沟槽的抑制效果好。斜置沟槽离合器片在接合时的振动幅值低于径向沟槽而高于复合沟槽。  
        关键词：瞬态动力学;离合器;沟槽;振动加速度;应力   
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        发布时间：2022-10-20

        设计计算

      • 崔祥波,罗善明,王建
        2017, 41(1): 116-121. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.025
        摘要：针对现有齿轮泵流量脉动大的问题,提出一种低脉动齿轮泵齿轮齿廓的主动设计方法,即通过控制齿轮泵的流量脉动系数,主动控制齿廓形状。根据齿轮啮合原理,在引入极距和压力角函数的基础上,推导齿轮泵的瞬时流量和脉动系数的数学表达式,建立低脉动齿轮泵主动设计的数学模型,推导流量脉动系数的临界条件,给出了其设计流程。并通过具体实例,详细说明了低脉动齿轮泵的主动设计过程,分析了低脉动齿轮泵的特性,并与相同参数的渐开线齿轮泵进行了对比,研究成果可为降低齿轮泵的流量脉动、提高齿轮泵的工作平稳性和寿命,提供一种新的思路。  
        关键词：齿轮泵;流量脉动;主动设计;压力角函数;齿廓   
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        发布时间：2022-10-20
      • 杨永刚,苏汉平
        2017, 41(1): 122-126. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.026
        摘要：针对目前双曲柄双摇杆结构应用在扑翼飞行器设计上较少,研究分析了扑翼驱动机构基于最小传动角最大的优化设计方法。在对传统四杆机构图解法的基础上,建立最小传动角与扑翼机架长度的关系模型。根据鸟类扑翼飞行的仿生条件,导出了机架安装角与扑翼扑动幅值、曲柄驱动角运动方程。利用MATLAB进行求解,确定驱动机构最优设计方案。建立扑翼驱动机构的虚拟样机,在ADAMS平台上进行虚拟运动仿真。结果表明,驱动机构的优化设计模型与扑翼扑动理论参数模型一致,此优化设计方法可行实用。  
        关键词：扑翼飞行器驱动机构;双曲柄双摇杆;优化设计与仿真;最小传动角最大   
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        发布时间：2022-10-20
      • 韩磊,刁燕,张希斌,罗华
        2017, 41(1): 127-130. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.027
        摘要：手腕偏置型六自由度关节机器人不满足Pieper法则,无法求得封闭形式的运动学逆解。对比非偏置型机器人结构,提出一种结合非偏置型机器人封闭逆解和改进牛顿迭代法的数值迭代算法。先利用反变换法求得同构型非偏置型机器人的封闭逆解,并将该封闭逆解作为后续迭代搜索的初始值;将偏置型机器人运动学正解的3个位置分量和3个独立姿态分量构造成1个非线性方程组,利用改进牛顿迭代法对该非线性方程组进行迭代搜索,从而求解得到偏置型机器人的数值逆解。大量试验表明,该算法可以满足一般实时控制要求。  
        关键词：运动学逆解;牛顿迭代法;手腕偏置型;6R机器人   
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      • 王允地,王帅,王良文,张浩
        2017, 41(1): 131-136. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.028
        摘要：总结和完善了现有文献中的四杆机构连杆点轨迹曲率理论。叙述了另一套由绝对相对瞬心确定连杆点轨迹曲率中心的方法。阐述了由四杆机构尺寸确定连杆刚体拐点圆直径和方位的待定参数法及辅助垂线法。说明了确定连杆点轨迹曲率中心的新计算通式和图解法。讨论了各文献均未涉及的两连架杆平行情况。绘出了一个实际机构的曲率平稳点曲线图。给出了两个实用的鹤式起重机构及两个实用的六杆停歇机构设计结果。  
        关键词：连杆点轨迹曲率;待定参数法;辅助垂线法;鲍比利尔作法;连架杆平行位;鹤式起重机构;六杆停歇机构   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王嬿舒
        2017, 41(1): 137-141. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.029
        摘要：提出了一套适用于FSAE方程式赛车传动系统大链轮仿真优化的方法。着眼于75 m直线加速过程,在大链轮参数确定后,计算出大链轮所受最大冲击力;通过使用ANSYS优化校核模块,对其减重孔的位置与大小进行优化设计,使其在满足使用强度的基础上,合理布置,尽量减重。  
        关键词：赛车传动系统;大链轮;减重孔;ANSYS优化   
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        发布时间：2022-10-20
      • 赖啸,刘勇,罗文果,代艳霞,曾晗
        2017, 41(1): 142-145. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.030
        摘要：为了能得到更满足实际需求的轨迹,找到更优的轨迹规划方法,在前人的基础上将笛卡尔空间规划和关节空间进行结合,找出了一种联合空间规划的方式进行轨迹规划。通过闭环矢量法建立运动学方程和基于B样条的函数模型对不同空间轨迹拟合,分别拟合得到关节空间的运动曲线、笛卡尔空间的运动曲线以及联合空间规划曲线,最后通过样机进行了试验验证。通过对得到的结果分析,发现速度和加速度在周期时间内的变化,可知联合空间轨迹规划相对与于另外两种单一空间规划得到的拟合曲线的效果明显更优,高质量的运动轨迹将会提高整个运动的平稳性,减少运动过程中的冲击;同时与实验结果对比,运动趋势趋于一致,部分曲线有细微差,需要进行进一步优化。  
        关键词：五连杆机构;闭环矢量;联合空间;B样条;轨迹规划   
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        发布时间：2022-10-20
      • 林强,董斌
        2017, 41(1): 146-150. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.031
        摘要：两级斜齿轮减速机在各减速场合中应用广泛,其传动系统的模态直接影响整个系统的动态特性。根据模态分析理论,结合两级斜齿轮减速系统的结构特点及其具体工况,运用SolidWorks软件对齿轮传动系统进行几何建模,再由无缝连接通道导入ANSYS Workbench软件,以一种新的加载方式进行了带有实际载荷及转速的有限元模态分析,得出了齿轮传动系统的低阶固有频率及其主振型,并对齿轮相对扭转振动进行了重点分析。与无预应力状态下的模态进行对比分析,结果表明,预应力对齿轮传动系统的模态有较大影响,其影响大小与齿轮结构刚度有很大关系。  
        关键词：斜齿轮;减速机;模态分析;振动特性;ANSYS Workbench   
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        发布时间：2022-10-20
      • 张强,刘泽锋
        2017, 41(1): 151-154. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.032
        摘要：研究了3Z（Ⅱ）型行星轮系的优化设计方法。以行星轮系的体积最小、传动效率最高为目标函数建立了多目标优化模型,利用惩罚函数将原约束问题转换为无约束优化问题,提出了基于并行选择遗传算法的多目标优化求解算法。实例表明,该方法适用于3Z（Ⅱ）型行星轮系的多目标优化,且优化效果显著。该法对于其它行星轮系的优化设计也具有借鉴意义。  
        关键词：3Z（Ⅱ）型行星轮系;多目标优化;惩罚函数;并列选择遗传算法   
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        发布时间：2022-10-20
      • 张丽娟
        2017, 41(1): 155-159. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.033
        摘要：综合考虑齿轮副啮合刚度、啮合阻尼和传动误差,基于集中参数法建立了多级齿轮传动六自由度纯扭转模型微分方程,采用谐波平衡法求解得到系统各部件的振动加速度;以所有部件的质量和振动加速度最小为优化目标函数,各级齿轮副的齿数、模数和螺旋角等为优化设计变量,齿轮强度、传动比和重合度等为约束条件,建立了多级齿轮传动系统振动优化模型。基于分支定界算法,在MATLAB中编写混合离散优化程序,求解得到最优的设计变量;进而对振动响应进行重分析,验证了优化效果。结果表明,优化后系统加速度平均值较优化前减小了33.5%,总质量较优化前减小了12.96%,优化效果较为显著。  
        关键词：混合离散方法;多级齿轮传动;振动优化   
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        发布时间：2022-10-20

        开发应用

      • 王辰忠,王挺,刘君,张朝龙,胡绍刚
        2017, 41(1): 160-165. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.034
        摘要：为解决管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用一个电机进行驱动并具备差动能力和自适应变径能力的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,理论推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机体管内运动模型,并分析了机体在不同位姿条件下,模型中各轮的运动参数变化情况。建立机器人在组合管中运动的虚拟样机模型,通过仿真实验对机体的差动特性进行了验证,结果表明机器人可以无干涉过弯,并展现出了良好的驱动性能。  
        关键词：差动机构;管道机器人;变径机构;运动位姿   
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        发布时间：2022-10-20
      • 杨福芹,蒋典兵,李松梅,杨维坤
        2017, 41(1): 166-168. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.035
        摘要：由于轮胎式联轴器径向尺寸大,产生的附加轴向载荷使其负载加大,从而降低联轴器的使用寿命,针对这个问题,利用TRIZ理论对其分析,将轮胎式联轴器的轮胎环与梯形同步传动带嵌套组成新结构,使问题得到解决。通过ANSYS有限元分析,验证其嵌套结构的可用性,扩大了轮胎式联轴器的应用范围。  
        关键词：轮胎式联轴器;梯形同步传动带;TRIZ;ANSYS有限元分析   
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        发布时间：2022-10-20
      • 焉兆超,管殿柱,陈洋,魏代善
        2017, 41(1): 169-172. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.036
        摘要：为了改善非圆齿轮副设计计算复杂、制造困难的问题,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,以非圆传动啮合原理为理论基础,探讨非圆齿轮节曲线的计算及设计方法。以SolidWorks为开发平台,在VB 6.0环境下开发了高阶椭圆齿轮副节曲线设计系统,该系统包括参数计算模块、节曲线凹凸性校验以及压力角、根切校验模块、曲线绘制模块等,最终通过三次样条曲线拟合,实现了高阶椭圆齿轮副节曲线计算机辅助设计,从而提高了椭圆齿轮传动设计的效率和精度。  
        关键词：VB;SolidWorks;非圆齿轮;高阶椭圆齿轮副;节曲线   
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        发布时间：2022-10-20
      • 陈会涛,郜海超,柴杉杉,闫凡,孙光亚
        2017, 41(1): 173-176. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.037
        摘要：为了解决目前国内大部分试验机不能研究非稳态条件下油膜牵引传动特性的问题,设计了一台可用于研究非稳态条件下油膜牵引传动特性的试验机。利用Pro/E软件建立了往复牵引传动试验机虚拟样机模型,并对其运动学特性和动态特性进行了研究,得到了相应参数的特性曲线。研究结果验证了设计结果的正确性,得到了往复牵引传动的各项运动特性参数和运动轨迹随时间的变化规律。为后续牵引传动试验机非稳态条件下动态特性的研究提供了一定的参考依据。  
        关键词：虚拟样机;往复牵引传动;试验机设计;仿真   
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      • 刁修慧,李进波
        2017, 41(1): 177-179. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.038
        摘要：为了提高齿轮加工的工作效率,提出了一种数控滚齿加工自动编程系统。首先,建立了数控滚齿-轴向滚切法的数学模型;然后,建立数控滚齿加工自动编程系统的硬件平台,对系统进行了功能模块划分和软件页面集设计;最后,对系统开发中的面向对象软件编程技术、通信技术、多线程技术、译码技术等做了分析。该技术为今后齿轮滚齿数控加工的便利提供了一些参考和经验。  
        关键词：滚齿;自动编程;数控   
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        发布时间：2022-10-20
      • 徐克,张庆
        2017, 41(1): 180-182. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.039
        摘要：应用常规方法和一次性机械设计方法对一种航天飞行器舵机用双输入行星减速器齿轮轮齿分别进行了理论分析计算。通过分析结果可知,当常规设计方法的计算结果不满足强度条件时,在相同条件下按一次性机械设计方法验算的理论安全系数可达到3.96。对该样机的性能进行测试,其结果表明此型双输入行星减速器满足设计要求,验证了一次性机械设计方法的有效性和实用性。  
        关键词：一次性机械设计;双输入减速器;齿轮设计   
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        发布时间：2022-10-20
      • 王志坚,王俊元,曾志强,张纪平
        2017, 41(1): 183-188. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.040
        摘要：多调制源、多载波信号的循环自相关解调分析存在交叉项的干扰,这使循环自相关解调方法的实际应用产生局限性。提出了基于最大相关峭度反褶积（Maximum correlated Kurtosis deconvolution,MCKD）和循环自相关解调方法相结合的齿轮箱故障诊断方法,先通过MCKD对原信号降噪以便提取感兴趣的周期成分,再对降噪后的周期信号进行循环自相关解调分析,此方法有效地抑制了多调制源、多载波对循环平稳结果带来的交叉项干扰,提高了分析的可靠性。将该方法运用于齿轮箱故障诊断中,成功地从振动信号中分离出故障源。  
        关键词：MCKD;循环自相关解调;故障诊断;周期信号   
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        发布时间：2022-10-20

        综述

      • 孟令先,李纪强,张志宏,王征兵
        2017, 41(1): 189-195. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.041
        摘要：简要介绍工信部强基工程项目"齿轮强度与可靠性试验检测技术基础公共服务平台"建设的背景及必要性,概述了其中8个主要子平台的功能,介绍了关键共性技术研究和示范应用进展情况,对齿轮产品的设计、制造、测试等具有一定的指导意义。  
        关键词：齿论;强度;可靠性;试验检测;公共服务平台   
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        发布时间：2022-10-20
      • 何小路,鲍久圣,阴妍,马驰
        2017, 41(1): 196-200. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2017.01.042
        摘要：混合动力车辆是从传统车辆过渡到纯电动车辆的一种成熟的产品,发展前景巨大。简要介绍了串联式、并联式和混联式3种混合动力车辆的典型传动结构,并对上述3种不同传动结构的控制策略进行了论述,指出了各控制策略的优缺点。在对现有混合动力车辆控制策略进行归纳和分析的基础上,着重阐述了再生制动优化、模糊逻辑优化、动力系统参数优化和动态协调等优化策略研究现状,并指出了未来混合动力车辆控制策略研究的发展方向。  
        关键词：混合动力;控制策略优化;模糊逻辑;算法   
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