摘要：大尺寸渐开线样板加工困难,测量更加困难,导致大齿轮的量值传递成为难题。采用圆弧代替渐开线齿廓,构造了新型大尺寸渐开线样板——双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板。提出了新型大尺寸渐开线样板的工作原理,研究了样板的设计方法,建立了样板的原理误差模型,提出了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板可评定的齿轮测量仪器单项误差项,以及使用样板评定齿轮测量仪器的齿面偏差测量性能的方法。为验证所提工作原理的可行性,加工了原理验证样板,实验结果表明:加工的双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板,其测量得到的原理误差曲线与理论的原理误差曲线整体趋势一致,都为驼峰状,证明了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的原理误差模型建立的准确性和可行性;在评定范围内,整个评定偏差曲线幅值为45.5μm,对应产生的压力角误差为1.34μm/rad;证明了双轴式圆弧型大尺寸渐开线样板的圆弧选取准则、中心距的设计模型和圆弧半径的设计模型的正确性。研究成果为大齿轮的量值传递提供了研究思路。

摘要：关节是机器人进行姿态控制的核心执行部件,其性能对整机性能有直接影响,对其测试和评价是提高关节性能的重要基础。本文从应用场景、工作原理、结构设计等方面对关节技术现状进行分析。归纳总结了关节的传动精度、响应参数、机械参数及电参数的测试原理及测试方法。从整体上分析关节测试设备现状,阐述了面向大型关节和小型关节的两类测试设备。对关节测试技术存在的难点做出分析和讨论,并对其未来的发展方向做了展望。

摘要：为了解决激光追踪测量系统俯仰平台配重块无法在有限体积内达到平衡所需质量的问题,本文采用拓扑优化理论对俯仰平台连接板及俯仰架的机械结构进行轻量化处理。利用已有代码对模型进行拓扑优化,并对优化结果进行模型重构,对重构模型进行应力分析。仿真实验结果表明:经过优化后的俯仰平台机械结构,连扳优化后直接减重1.65 kg,减重效果达55.7%;俯仰架优化后直接减重0.628 kg,减重效果可达27.9%,并在相同体积、材料下,配重块质量从7.8 kg减重至4.6 kg。本文提出的方法有效解决了激光追踪测量系统配重块体积和质量之间的矛盾,实现了系统机械结构的轻量化。

摘要：增速传动齿轮是风力发电机等各类增速齿轮传动系统中的关键零件,其设计和修形主要参考减速传动齿轮来进行。由于啮合点处滑动摩擦力的影响,增速传动齿轮的啮合特性与减速传动齿轮存在较大的差异,因而减速传动齿轮的设计制造经验不能直接应用于增速传动齿轮。以应用最广泛的渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,运用危险截面法和有限元啮合仿真方法,进行了增速传动和减速传动轮齿弯曲应力的对比分析研究。结果表明,相同传动功率条件下,与减速传动相比,增速传动大轮在齿根啮合区对应的弯曲应力减小,而齿顶啮合区对应的弯曲应力增大,最大增幅达27.8%;增速传动小轮弯曲应力的变化趋势与大轮相反。研究工作为增速传动齿轮的设计和修形及建立面向增速传动齿轮的设计方法提供了重要的理论支撑。

摘要：为了避免激光追踪测量系统机械结构在工作状态与电机产生共振现象,保证激光追踪测量系统的测量精度,本文提出了一种分析激光追踪测量系统机械结构模态参数影响的方法。基于两自由度的激光追踪测量系统机械结构,根据有限元法的模态分析理论,分析了结构材料密度、弹性模量和不同材料对系统固有频率的影响。研究结果表明:系统的固有频率随着结构密度的增大而增大,随着结构刚度的增大而减小,不同材料的影响差异较大;采用粘贴的固定方式可以增加系统的稳定性,有效保障系统的测量精度。本文的研究为激光追踪测量机械结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报,以及结构动力特性的优化设计提供了依据。

摘要：提出了一种由三维打印技术制作的用于0.3 THz波束调控的二元相位型衍射透镜,可产生轴向焦深为25 mm、腰斑直径为1 mm的太赫兹聚焦波束。将该聚焦波束应用于连续太赫兹波计算机辅助层析成像,不仅将成像分辨率提高到1.5 mm,而且由于扩大了系统景深,提高了成像保真度。这类利用三维打印技术制作的二元衍射元件可有效应用于低频太赫兹波段的光束调控,为太赫兹成像系统的性能优化以及聚焦元件的设计制备提供一种有效途径。

摘要：为了提高三坐标测量机(CMM)研发和整机精度设计水平,提出了一种基于区间层次分析法的CMM精度分配方法。首先建立CMM准刚体模型;基于CMM目标精度和行程范围,利用套索算法(LASSO)和正交三角分解对准刚体模型进行全参数、高精度求解,得到CMM的21项几何误差。然后根据CMM结构和运动方式,划分CMM整机的精度层次结构;利用区间层次分析法确定CMM关键零部件相对于几何误差的精度分配权重向量。利用CMM 21项几何误差和精度分配权重向量得到CMM关键零部件的精度分配结果。结果表明,针对目标精度为(4.5+L/400)μm的CMM,利用精度分配方法组装的样机精度达到(2.7+L/400)μm。因此所提出的CMM精度分配方法能够更精确的对CMM关键零部件的精度选取提供依据,提高整机精度,节约整机设计效率,降低研发成本。

摘要：为了揭示线结构光传感器在各种因素影响下的测量特性,以线结构光传感器为测试对象,设计了一种测试平台,研究传感器的内部因素和外部因素对线结构光传感器测量特性的影响规律。首先,根据线结构光传感器的工作原理,分析了影响其测量特性的因素,确定了测试项目;然后,根据测试需求,构建了线结构光传感器的测试平台;最后,使用两款不同厂家的传感器进行了测试,在测试平台上针对两款传感器的内部因素(内部温度、测量区域位置、曝光时间)和外部因素(测量物体性质、环境光强)进行了测试,通过分析获得了不同因素对线结构光传感器测量特性的影响情况。研究结果表明:线结构光传感器的测量结果与内部温度变化呈正相关趋势,开机至达到稳定状态需要约1 h;传感器测量区域不同位置的稳定性存在差异,X方向上中间区域稳定性优于两端;曝光时间决定了测量结果的稳定性和可靠性;线结构光传感器无法稳定测量强透光性物体;环境光强对测量结果的影响可忽略不计。

摘要：协作机器人关节是协作机器人总重量的主要来源,其核心部分是由电机和谐波减速器组成的传动系统,决定着整个关节的重量和性能。实现关节轻量化设计的关键是对电机和减速器进行优化选型。为了解决协作机器人结构笨重、功耗高等问题,提出了一种基于尺度律的关节传动系统的优化选型方法。首先,建立了关节传动系统的动态模型,并确定了电机和减速器的选择条件;然后,构建了以电机和减速器重量最小化为目标的优化函数;因所提出的优化函数涉及众多参数,需要首先对其进行简化,据此提出了一种尺度律的方法,将优化函数简化为仅由电机堵转转矩和减速比两个参数组成,并用电机和减速器实际数据对尺度律的正确性进行了验证;最后,为了对基于尺度律的优化选型方法的有效性进行验证,参照市售的机器人关节性能参数,分别进行了仿真实验和实际试验,并完成了最终的关节设计。研究结果表明:在仿真实验中,采用该选型方法得到的电机和减速器重量相较于关节原始设计重量减轻了约20%,从而验证了该方法的有效性;在实际的选型试验中,选型得到的电机和减速器的总重量相较于原始设计减轻了18%,从而进一步验证了该方法可以满足关节轻量化的设计要求。

摘要：锥齿轮的齿面质量评定是锥齿轮检测中的重要一环。目前评定方式依赖于锥齿轮的齿面数学模型,该模型不仅受锥齿轮设计参数的影响,同时与机床调整参数相关。在实际锥齿轮的质量评定中,常存在工艺参数难以获取的问题,针对此问题采用相对化评定方法展开研究。选取同批次质量较高的一个工件齿轮作为基准齿轮,以基准齿轮齿面作为基准齿面。通过光学测量方法获取锥齿轮三维齿面信息,并与基准齿面进行比较,进而得到相对于基准齿面的法向偏差和齿面评定结果。该方法不仅避免了复杂的数学建模,在评定齿轮质量的同时也反映了锥齿轮生产工艺的稳定性。