摘要：为应对弧齿锥齿轮二阶接触分析方法的不足与其高阶接触理论实现的复杂问题,基于ease-off拓扑曲面方程与弧齿锥齿轮齿面方程的结合以及传动误差与接触迹线和ease-off之间的解析关系,提出以传动比高阶导数和接触迹线短程曲率为高阶接触参数的离散齿面的高阶接触分析方法,并建立基于有限差分的简便计算方法。结果表明,高阶齿面的传动比高阶导数波动值分别为0.0031、0.0019与0.001,数值反映齿面形貌的全局特性;接触线短程曲率波动值分别为0.0000769、0.000586和0.000127,说明沿接触迹线的齿面接触过程的复杂性。结果不仅验证了离散齿面高阶接触分析方法的正确性与有效性,而且说明该方法降低了高阶接触参数的计算难度,为齿面全局设计提供了可能。

摘要：构建了并车螺旋锥齿轮传动含间隙非线性动力学模型,采用变步长Gill数值法对振动方程进行了求解。将胞映射法引入齿轮动力学全局性态域界分析中,获得了动力学参数二维域界解结构。分别考虑了系统在齿侧间隙、综合误差、时变刚度以及阻尼比等参数域界结构中的稳态特性,借助相图、Lyapunov指数(LE)、Poincaré截面、快速傅里叶频谱分析(FFT)等手段研究了齿轮系统在多参数域共同激励下的动态分岔行为,验证了胞映射法在齿轮动力学参数域设计中的准确性。结果表明:当阻尼比ξ∈[0.025,0.225]时,在间隙和综合误差激励下系统均通过倍周期分岔进入混沌;较大阻尼比有助于系统处于稳态周期域中;时变啮合刚度激励下,系统在周期域和混沌域之间发生跃迁,域界附近参数的微小波动将导致吸引子进入另一吸引域中。

摘要：针对轮齿啮合分析得到的传动误差曲线与预置的对称抛物线型传动误差曲线的差别,提出了弧齿锥齿轮传动误差曲线的双层优化法。分为外层优化和内层优化,两者交替进行。在内层,基于局部综合法设计小轮机床加工参数,进行轮齿啮合分析,获得传动误差曲线和齿面接触印痕。为了保证实际传动误差曲线与理论传动误差曲线在最小二乘意义下吻合,建立吻合度目标函数,通过调整加工小轮时的4个高阶变性系数,消除轮齿啮合分析得到的实际传动误差曲线与理论传动误差曲线的差距。在外层,为了保证传动误差曲线对称,建立对称度目标函数,通过调整齿面参考点沿齿高的位置,使传动误差曲线两侧对称。以某弧齿锥齿轮副为例进行验证计算。结果表明,双层优化法能够实现预置的对称抛物线型传动误差曲线。

摘要：均匀金属微滴喷射3D打印技术是一种极具应用前景的空间金属增材制造技术,明晰其重力敏感度是实现该技术空间化应用的前提。在地基条件下,将熔滴喷射沉积方向翻转至水平状态是直观反映其打印过程重力效应的有效方法。针对熔滴水平稳定喷射调控的难题,建立了熔滴水平喷射流体力学模型及压电激振动力学模型,通过试验,探究了熔滴水平喷射不稳定形成机制,明晰了不同喷射行为下的激振特性,揭示了熔滴水平稳定喷射调控规律。结果表明:压电模块驱动信号(脉宽、幅值)对激振杆振动特性影响极为显著,激振杆行程随幅值或脉宽的增加呈现出先增加后减小的变化规律;通过改变激振杆振动特性可调控熔滴直径、初始喷射速度及喷射稳定性,熔滴直径随幅值增大而减小,但受脉宽影响不大,而喷射速度与幅值及脉宽均正相关。基于此,试验得到了尺寸均匀的金属熔滴,并水平沉积打印出与设计模型一致的结构特征。

摘要：针对驾驶室减振降噪,提出一种基于驾驶室声振耦合系统声学贡献度分析的结构优化方法。运用模态叠加法求解耦合系统在外界激励下的动力学响应,利用声学贡献度分析、评价并确定对驾驶员右耳声压贡献突出的板件,以贡献度最大面板区域为设计域、一阶固有频率最大化为目标函数对结构进行拓扑优化。结构优化改进后,耦合系统主要激振频率下驾驶员右耳位置峰值声压级降低29dB,表明在保持驾驶室结构重量相对不变的情况下运用该方法有效降低车内噪声。

摘要：针对连续碳纤维增强镁基(Cf/Mg)复合材料异形薄板件预制体制备成本高、性能不稳定等问题,提出了"仿形编织-环向缠绕-铺放定位-缝合增强"的低成本组合制备工艺,设计开发了与之相配套的预制体制备装置。通过理论与实验研究,确定薄板与凸台预制体分体制备:薄板预制体采用径向编织、环向缠绕,仿形无纬布织物与环向纤维层针刺合成,其中纬纱引纬张力控制在1.7~2.3N;凸台预制体采用无纬布横向叠层,再与环状薄板预制体缠绕缝合而成。所制备预制体外形完整,形态良好,环向碳纤维分布均匀、与径向增强碳纤维呈规则排列。经液固挤压制备的Cf/Mg复合材料异形薄板件表明,凸台与薄板连接强度良好,为成形高质量Cf/Mg复合材料异形薄板件奠定了基础。

摘要：斜齿行星传动在高速重载场合中应用越来越广泛,其振动模式和动载特性研究对减振降噪设计具有重要意义.针对斜齿行星齿轮传动系统,建立了随动坐标系,推导了含陀螺效应的多自由度间隙非线性动力学方程,求解了系统的固有特性.结果表明:斜齿行星齿轮系统存在3种典型振动模式,即轴向平移-扭转耦合振动模式(重根数r=1),径向平移振动模式(重根数r=2)和行星轮振动模式(重根数r=N-3,N>3);综合考虑啮合刚度、齿侧间隙、综合误差和外载荷等激励作用,研究了啮合相位差和激励方式对动载系数的影响规律,结果表明计入啮合相位差时动载系数有所增大,当刚度波动系数ζ=1.723时,系统分岔为2周期次谐响应,随着激励参数的变化,内啮合较外啮合更快的进入混沌状态.

摘要：航空发动机轴承腔油气两相流动与换热研究是轴承腔润滑与换热设计的重要基础工作,而运动油滴与轴承腔壁面的碰撞状态辨识及特征分析是轴承腔油气两相流动与换热研究的组成部分。基于VOF方法建立了运动油滴与固体壁面斜碰撞数值仿真模型,实现了运动油滴与固体壁面斜碰撞状态的数值模拟,分析了碰撞油滴直径、入射角和碰撞速度对沉积油膜铺展长度、油膜堆积厚度和溅射油滴数目等碰撞状态特征参数的影响规律,提出了运动油滴与固体壁面斜碰撞条件下的状态判断准则,并得到了文献的物理试验工作的支持。研究结果表明:随着油滴入射角减小,沉积油膜铺展长度和油膜堆积厚度增大,溅射油滴数目减少;随着碰撞速度和油滴直径的增大,沉积油膜铺展长度和溅射油滴数目均增大,但油膜堆积厚度对应前者呈减小趋势、对应后者仍呈增大趋势。

摘要：以倾转旋翼机发动机短舱内的传动系统为研究对象,根据设计的传动结构建立了它的动力学模型和动态响应方程,分析了倾转旋翼机旋翼在起降、巡航和过渡三种状态下的激励特性,并针对三种状态下旋翼激励的特点对传动系统动态响应进行了数值求解,最后研究了传动系统中齿轮啮合的动载系数的变化特点,并对系统的共振频率进行了探讨.研究工作对倾转旋翼机的传动系统的可靠性分析和动态优化设计等均有参考意义.

摘要：针对现有助力外骨骼结构复杂、功能单一的问题,基于人体工学理论,设计一套上下肢一体化的全身助力外骨骼,提升助力效果。针对助力外骨骼运动意图识别准确率不高的问题,提出一种基于位姿信号、肌电信号的运动意图识别方法,引入有限状态机(Finite state machine, FSM),设定三种穿戴者运动状态;使用随机森林(Random forest, RF)算法对人机交互信号进行分类,确定穿戴者运动意图;采用人工萤火虫优化算法(Glowworm swarm optimization, GSO)优化随机森林,提高分类准确率,减少分类时间。为提高外骨骼控制系统轨迹跟踪精确性,保证外骨骼运动柔顺性,提出一种基于导纳自适应模糊反演算法的运动控制策略。搭建外骨骼实验平台,进行运动意图识别和轨迹跟踪实验,结果表明运动意图识别准确率可达96.6%,且实时性较好,提出的控制策略有效可行,轨迹跟踪效果较好。通过助力效能实验证明外骨骼的助力性能良好。