摘要：本文研究了第33届国际青年物理学家锦标赛(IYPT)的第17题:扑克牌的飞行稳定性问题。通过对扑克牌进行定量化抛掷实验,并对飞行过程中的扑克牌进行运动与受力分析的方法,研究影响扑克牌飞行距离和轨迹的参数。首先通过对抛掷扑克牌的过程进行分析,设计了定量化的扑克牌抛掷仪器;随后在实验中,对扑克牌的出射俯仰角、角速度、高度对其轨迹及距离的影响进行了分别验证;接着基于实验中观察到的现象以及数值仿真,对扑克牌相对于自身质心的刚体运动,以及质心相对于地面的空间运动进行了分别分析,最后得出了其运动的微分方程。

摘要：该文提出了一种新型面齿轮副,即人字形面齿轮副。基于全齿面精确建模的面齿轮副设计方法,建立了人字形面齿轮副的几何设计方法。建立了虚拟产形齿轮的数学模型,推导了人字形面齿轮的数学模型,得到了人字形面齿轮副的精确三维实体模型。基于有限元加载接触分析方法,分析了人字形面齿轮副的基本特征:轮齿接触、圆柱齿轮轴向力、重合度、传动误差、内外侧轮齿齿宽的影响、内外侧轮齿相位的影响。数值研究表明人字形面齿轮副具有如下优点:圆柱齿轮无轴向力,简化了轴承支撑;可以采用大传动比、大螺旋角,承载能力强,振动噪声水平低,适用于高速重载场合;旋转方向敏感度低,适宜用于需要双向转动的场合。该文最后总结了人字形面齿轮副的设计准则。

摘要：面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型，该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析，提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法，并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比，验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型，分析了面齿轮副设计状态时的动态特性，研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响，以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明：所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的，所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性，指导以及校核面齿轮副的设计。