摘要：非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。

摘要：提出一种高阶调谐齿轮传动原理,定义了调谐齿轮的错时相位角。基于动态啮合力开展高阶调谐齿轮参数设计研究,推导出调谐齿轮最佳传动参数,验证调谐齿轮错时相位角、调谐阶数对动态响应的影响;结合具体案例,进行高阶调谐齿轮的动力学数值模拟,研究高阶调谐齿轮传动参数对系统动态啮合力以及振动响应的影响。研究结果表明,当调谐阶数为2(二阶调谐齿轮)、错时相位角为1/2个齿距时,调谐齿轮时变啮合刚度和接触力波动最小,振动位移以及振动加速度波动最小,从理论上验证了二阶调谐齿轮具有明显的减振作用。

摘要：针对薄板类零件加工过程中加工变形导致加工精度低的问题,利用有限元法和高斯过程回归算法建立了加工变形预测模型,综合考虑机床运动误差与工件加工变形,对薄板件加工精度可靠性进行分析,建立了以加工效率和平均加工变形为目标、加工精度可靠度为约束的铣削加工工艺参数优化设计模型,并利用多目标优化算法进行求解,确定了协调加工效率和加工变形最优的工艺参数组合。案例研究结果表明,经优化设计后最低加工精度可靠度达到98.21%,平均加工变形减小21.14%,加工效率提高了4.18%,为薄板类零件铣削加工工艺参数选择提供了一种可行的方法。

摘要：为提高行星滚柱丝杠的承载能力,分析优化行星滚柱丝杠的螺纹牙型,提出一种基于凸凹接触的啮合方式。设计凹圆弧的丝杠和螺母牙型轮廓,基于空间啮合理论推导螺纹曲面方程、空间啮合方程,并基于赫兹接触理论和变形协调方程建立负载分布模型;采用数值计算的方法对啮合点位置、轴向间隙和接触应力进行求解,系统揭示了牙侧角、螺距等参数对啮合点位置、轴向间隙和负载分布的影响规律,并对比分析标准式和凸凹式行星滚柱丝杠的接触应力。结果表明:牙侧角对轴向间隙的影响最大,丝杠和螺母的凹圆弧半径变化对接触点位置和轴向间隙几乎没有影响,但对承载能力影响十分明显;与标准式相比,凸凹接触式行星滚柱丝杠的承载能力有较大的提高,丝杠和螺母凹圆弧半径越小承载能力提高越明显。本研究为研制高承载、高使用寿命的行星滚柱丝杠提供了优化设计和分析的依据。

摘要：为精确对大型风电机组进行共振分析及优化,通过研究不同缩聚点个数的柔性齿对系统模态的影响,指出了柔性轮齿缩聚的必要性和推荐数量,并建立了考虑主轴柔性和齿轮传动系统全柔性的传动链动力学模型。根据求解的风机传动系统固有频率,提出共振甄别五大筛选原则,识别出系统潜在共振点,通过扫频时/频域分析,甄别出系统危险共振点。根据共振频率振型特点对齿轮箱进行了模型优化,依据共振点数量和风电机组重量决定优化方案,研究方法和结果可以为大型风机多柔体动力学高精度建模和共振甄别优化设计提供参考。

摘要：在工人资源紧缺且工人成本增加的背景下,以合理的工人数量配置方案完成制造任务变得至关重要。以往考虑工人约束的柔性作业车间调度研究假设工人的数量是给定的。为实现不同技术水平工人的数量配置及柔性作业车间调度集成优化,考虑工件拖期惩罚成本、工人基础及绩效成本,建立了最小化总成本的混合整数规划模型,并提出了一种改进教学优化算法进行求解。在算法中,采用基于工人数量配置、工序排序、机器选择的三层编码并设计了活动调度解码方法,采用混合启发式初始化方法进行初始化,针对问题特征设计了有效的邻域结构。通过多组算例测试验证了所提算法能确定不同技术水平工人的实际数量并获得优异的调度方案,且在性能上优于对比算法。

摘要：当路面附着情况和车辆行驶状态不断变化时,基于恒定侧偏刚度的模型预测控制(MPC)不能考虑轮胎非线性特性的影响,难以保证车辆轨迹跟踪的适应性。为此,提出一种考虑轮胎侧向力计算误差的自适应模型预测控制(AMPC),以提高智能汽车在不确定工况下的轨迹跟踪性能。分析了路面附着系数和垂向载荷对轮胎侧向力的影响,基于平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法,设计了利用侧向加速度和横摆角速度作为测量变量的前后轮胎侧向力估计器。利用轮胎侧向力线性计算值与估计值的差值计算得到侧偏刚度修正因子,设计了前后轮胎侧偏刚度的自适应修正准则,进而提出了一种基于时变修正刚度的AMPC控制方法。基于CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真和硬件在环测试平台,对AMPC控制的有效性和实时性进行了验证。研究结果表明:在不同的路面附着情况和车辆行驶状态下,AMPC控制都能够降低横向位置偏差和航向角偏差,有效提高车辆的轨迹跟踪精度,其控制效果明显优于基于恒定侧偏刚度的标准MPC控制。尤其在低附着工况下,标准MPC控制会因为线性轮胎力的计算误差过大而导致车辆在轨迹跟踪时严重失稳,而AMPC控制通过估计轮胎力修正侧偏刚度依然能够保证车辆稳定有效的跟踪参考轨迹。所提出的AMPC控制在保证控制精度的同时具有良好的实时性,对智能汽车控制系统的设计与优化具有重要参考价值。

摘要：齿轮广泛应用于机械传动系统,其服役性能直接决定了整机设备的寿命和可靠性.齿根断裂是齿轮最危险的失效形式.齿轮弯曲疲劳试验方法有脉动型试验和运转型试验.脉动型试验因其良好的经济性和高效率,已成为国内外最常用的齿轮弯曲疲劳试验方法.但其固定齿轮不动的试验方案与齿轮啮合运转的情况不同,导致脉动型试验与运转型试验结果有所差异.为了补偿脉动型试验结果与运转型试验的差异,设计中引入了转化系数fkorr来修正脉动型试验的结果,然而面向当前材料和工艺环境的fkorr取值不清楚.本文基于最小次序统计量方法,建立了脉动型试验与运转型试验的转化模型,对12组不同材料、工艺和模数齿轮的脉动型试验结果进行分析.结果表明,转化系数fkorr在0.93~0.97之间,并讨论了材料、工艺和模数对转化系数的影响,为齿轮弯曲疲劳高效试验和抗疲劳设计提供了方法和数据支撑.

摘要：针对机械振动无线传感器网络依赖时钟、信标同步、节点间通信同步与同步触发精度较低的问题,提出了一种簇状网络下的路径感知同步触发方法。首先采用双模复用方式进行节点架构设计,然后提出伴随组网方法,构建簇状网络下的网络拓扑结构;接着提出以辅助器测量为核心的路径感知时间测量方法,摆脱时钟、信标与节点间通信同步依赖并提高同步触发精度;最后提出最大时间差值补偿与时间先行同步触发测量方法,解决时间延时补偿与系统指令中断问题。试验表明,路径感知同步触发最大误差在50~60μs,最小误差在10~16μs。

摘要：直升机飞行过程中座椅系统主要处于隔振工况,阻尼器隔振行程小且持续输出较小的阻尼力,而直升机遇突发状况坠机时属于抗坠毁工况,阻尼器需在缓冲行程内保持力值平衡,且提供大阻尼大行程。针对隔振和抗坠毁双模式工况对阻尼器设计要求存在矛盾的问题,提出了一种能同时满足直升机座椅隔振和抗坠毁的双模式变间隙磁流变阻尼器(magnetorheological damper, MRD)结构。为验证结构的有效性,建立了变间隙磁流变阻尼器的力学模型,并在不同乘员质量、不同冲击速度下对变间隙磁流变阻尼器进行拓扑形面优化;基于拓扑形面优化结果,完成了变间隙磁流变阻尼器样机的加工、装配和测试。数值仿真和双模式特性实验表明,变间隙磁流变阻尼器的抗坠毁单元能在所选冲击工况下均能输出平稳、稳定可控的库伦阻尼力,同时其隔振单元具有良好的动态范围,最大阻尼力和动态范围均满足设计要求。