摘要：针对石化行业户外巡检工作设计了一款带有新型H型平衡摇臂机构的路面自适应巡检机器人移动底盘,该底盘采用新型“4h”对称结构实现底盘的四轮驱动和转向操作。在介绍底盘总体结构的基础上,分析了底盘驱动机构和转向机构的设计原理,建立了底盘阿克曼4WS转向和原地转向的理论模型,为机器人底盘运动控制提供了理论依据。对机器人底盘的单侧越障过程进行理论分析和仿真,并与普通一体式底盘越障过程进行仿真对比,研究了越障过程中底盘的行驶稳定性。最后,进行了底盘样机的转向模式实验和单侧越障实验,结果表明:该移动底盘能实现驱动和转向模式的切换,在进行单侧越障时底盘运动姿态平稳,具有良好的路面自适应能力和越障性能。

摘要：为解决传统A^(*)算法和动态窗口法在移动机器人路径规划中出现的问题,提出了两种算法的优化方案和优化算法的融合方案。首先,针对传统A^(*)算法中路线对称性强、冗余点多的问题,在启发函数中引入父节点信息,重新构建了可动态调节启发函数权重的代价函数,设计了关建点提取策略。其次,针对传统动态窗口法路线冗长的问题,改进了障碍物距离评价子函数,提出了动态窗口法的自适应环境改进策略。然后,针对改进动态窗口法存在目标点不可达和优化A^(*)算法安全性低的问题,融合了优化A^(*)算法和改进动态窗口法,设计了新的全局路径评价子函数。最后,通过仿真和实验结果对比,验证了融合算法在规划效率、安全性和路径平滑性等方面有很大提升,更符合移动机器人的运动特性。

摘要：针对狭窄的丘陵山地耕作环境,设计了一种新型弓腰式移动底盘。该底盘的履带驱动装置能够被动自适应地形变化,亦能主动调整履带与地面的接触角度,提高履带的附着性能。首先,阐述了该移动底盘的机构设计和传动原理。其次,探究了履带在松软路面上行驶时土壤阻力和附着力大小的影响因素,分析了姿态变化与越障高度的关系,得到了该底盘在弓腰姿态时能够达到的最大越障垂直高度为241.53 mm。再次,通过纵向爬坡稳定性分析和折腰转向过程的几何分析,计算出最大爬坡度为41.23°、最小转向半径为1.297 m。最后,通过越障和机动性能试验验证了理论分析的可靠性。结果表明,所设计的底盘改变姿态后越障性能提高,具有较好的纵坡稳定性和灵活的机动性,能够满足复杂耕作环境中的作业需求,在农业、林业等领域具有广阔的应用前景。

摘要：针对轮式移动机器人转向行驶过程中的侧滑问题,设计了一种纯滚动转向系统,以避免因车轮侧滑而导致的轮胎磨损。依据该纯滚动转向系统,开发了双动力差速驱动桥,建立了特殊的阿克曼转向、蟹型运动和原地转向等3种运动模式,并对3种模式进行了运动学特性分析。采用的H型平衡悬架结构,能够根据路面起伏进行自适应调整,提高移动机器人的越障能力;通过搭建实验平台测试了该结构的可行性。最后,基于建立的转向运动控制策略和运动学模型,利用反演法思想,推导出轨迹跟踪控制律,并通过Simuink仿真验证了该控制律的有效性。

摘要：提出了直齿面齿轮副齿廓修形的设计方法.通过对齿条刀具的直廓失配修形,获得了类似抛物线型的传动误差.建立了直齿面齿轮副轮齿接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)的计算模型.啮合性能分析表明:齿廓修形能够使直齿面齿轮接触路径发生倾斜从而增大齿面有效重合度,还能避免边缘接触、改善齿面载荷分布与承载传动误差、提高传动的稳定性.

摘要：利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响应分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。

摘要：在螺旋锥齿轮超声加工领域,为了提高齿轮研磨的均匀性和齿面上材料的去除效率,提出了由非谐振负载锥齿轮组成的超声研齿声学系统的设计方法。根据螺旋锥齿轮的结构特点,将齿轮简化成以节锥线为母线的圆锥台,并与换能器和变幅杆相结合构成声学系统模型。在超声波传播原理和质点机械振动理论的基础上,通过振动耦合的速度和内力连续条件,以及边界条件建立声学系统的振动频率方程,进而确定满足谐振频率和振动模态的声学系统形状尺寸参数。利用有限元方法对整体声学系统进行模态和谐响应分析,得到其在纵向谐振频率16.072kHz激励下输出振幅达到7.08μm。最后进行了螺旋锥齿轮的超声研磨和传统研磨对比实验,结果表明超声研齿工艺具有明显的技术优势,这为超声加工在螺旋锥齿轮精密制造中的应用提供了一定的理论与实验基础。

摘要：齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用'局部共轭原理'和'局部综合法',并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。

摘要：给出了高重合度弧齿锥齿轮的加工参数设计方法。利用局部综合法、轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)和啮合仿真技术,通过齿面接触路径倾斜,达到了高重合度的设计目的。该设计方法不改变轮坯的几何参数,不改变大轮的加工调整参数,可在现有的机床上使用标准系列刀具加工,实用性强。给出了三种齿面接触路径倾斜度不同的设计方案,进行了啮合仿真分析与重合度测定,结果证明,用该方法可设计出重合度达2.0～3.0的高重合度弧齿锥齿轮。

摘要：在计算时变啮合刚度的基础上,推导了承载传动误差简化计算公式,并与有限元计算方法进行了比较,表明两种计算方法得到的承载传动误差的幅值、形状及一阶频谱幅值随重合度的变化趋势基本一致.根据承载传动误差简化公式定性的分析了负载扭矩与实际重合度的关系、承载传动误差的变化规律、齿面印痕和几何传动误差对承载传动误差的影响.最后根据分析结果,提出基于承载传动误差的齿面优化设计的优化策略,优化变量为接触迹线的角度、几何传动误差的幅值,优化目标为承载传动误差在较宽的负载范围内波动最小.