航空非正交偏置面齿轮分汇流系统非线性动力学

在面齿轮传动系统研究领域,研究对象多为单级面齿轮副,针对面齿轮分汇流传动系统动态特性的研究内容相对较少.聚焦航空非正交偏置面齿轮分汇流系统的非线性动力学特性,建立轴承滚动体变形、齿侧间隙以及综合传递误差的数学模型,推导出包含轴承在内的非正交偏置面齿轮传动多自由度耦合弯扭组合动力学模型.利用数值方法求解航空非正交偏置面齿轮分汇流系统的振动微分方程,结合时域图、频域图、相图、Poincaré映射、李雅普诺夫指数以及分岔图研究复杂系统非线性动态特性.研究了激励频率和啮合阻尼比变化对分流级与汇流级齿轮副之间啮合线位移的影响,结果表明:系统分流级与汇流级在特定参数下表现出不同的非线性特性,随激励频率增大,分流级出现单周期、多周期以及混沌现象,而汇流级无混沌现象产生;随啮合阻尼比增大,分流级状态变化近似于逆倍周期分岔过程,而汇流级在较小的阻尼比也可能保持周期运动状态;合理的激励频率和啮合阻尼比能使得系统跳出混沌并保持稳定.

考虑齿廓修形的行星齿轮传动系统动力学特性研究

基于对行星齿轮传动系统高传动效率和低噪音等要求,以行星齿轮传动系统为研究对象,采用集中参数法建立了考虑偏心误差和安装误差的斜齿行星齿轮传动系统的弯⁃扭⁃轴耦合动力学模型,利用四阶Runge⁃Kutta法求解动力学方程得到行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数等动态特性,并以此为评价指标展开行星齿轮的修形研究。建立了齿廓修形后的齿面方程和考虑齿面修形的动力学方程,研究不同修形量的行星齿轮传动系统动态特性变化。研究结果表明,随着修形量的增大,行星齿轮的动态啮合力、动态传动误差和动载系数都有不同程度的降低,降到最低值后又开始增大,最终确定齿轮的合理修形量。经过整机性能测试发现合理修形下的行星减速器振动噪声降低、传动性能提升,为行星齿轮传动系统的减振降噪、传动效率提升设计提供了理论支撑。

考虑齿面摩擦的斜齿轮副时变啮合刚度计算方法

斜齿轮由于具有传动平稳等众多优点,在高速重载场合广泛应用。斜齿轮副在啮合时,不可避免地受到摩擦力影响。因此在计算斜齿轮副的时变啮合刚度时,有必要将齿面摩擦计入其中。先通过切片法将斜齿轮切成直齿轮微元薄片,再根据能量法计算微元薄片的啮合刚度,最后沿齿宽方向进行积分累加,获取斜齿轮副精准时变啮合刚度。研究斜齿轮副时变啮合刚度在零摩擦、定摩擦和时变摩擦作用下的变化规律,揭示时变摩擦作用下齿面粗糙度、转矩、转速、齿宽等参数对斜齿轮副时变啮合刚度的作用机理。研究结果表明:在摩擦力的作用下,斜齿轮副时变啮合刚度会发生变化;定摩擦作用下,斜齿轮副的时变啮合刚度会减小,且定摩擦因数越大,时变啮合刚度越小;时变摩擦作用下,斜齿轮副的时变啮合刚度会随齿面粗糙度增大而减小,分别随输入转矩、转速和齿宽的增大而增大。

Integrated design of brushless motor drive and control system for robot joints

To meet the requirements of high performance, low cost, and easy operation of the robot, a brushless motor drive and control system for the robot joint is designed, including CAN bus, WPF upper host computer development, and magnetic encoders, and other sensors, in which the STM32 F103 chip is used as the main control chip, and the DRV8323 is a brushless motor drive chip. The principle of field-oriented control(FOC) brushless motor drive is elaborated.Meanwhile, the drive and control system design is completed from both hardware and software aspects. Finally, the PID algorithm is used for the closed-loop speed test of the robot joint. The experimental result shows that the designed robot joints and control system run smoothly and reliably, have the characteristics of modularization and miniaturization, and are suitable for the control of micro-service robots and manipulators.

Complex geometric modeling and tooth contact analysis of a helical face gear pair with arc-tooth

A complex geometric modeling method of a helical face gear pair with arc-tooth generated by an arc-profile cutting(APC)disc is proposed,and its tooth contact characteristics are analyzed.Firstly,the spatial coordinate system of an APC face gear pair is established based on meshing theory.Combining the coordinate transformation matrix and the tooth profile of the cutter,the equations of the curve envelope of the APC face gear pair are obtained.Then the surface equations are solved to extract the point clouds data by programming in MATLAB,which contains the work surface and the fillet surface of the APC face gear pair.And the complex geometric model of the APC face gear pair is built by fitting its point clouds.At last,through the analysis of the tooth surface contact,the sensitivity of the APC face gear to the different types of mounting errors is obtained.The results show that the APC face gear pair is the most sensitive to mounting errors in the tooth thickness direction,and it should be strictly controlled in the actual application.

高速重载人字齿轮传动非线性动力学分析

人字齿轮承载能力强,重合度大,可靠性高,多于高速、重载工况下使用.探究高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学特性,可为其设计提供参考.首先,计算齿轮副时变啮合刚度;引入齿侧间隙、间隙非线性函数和综合传动误差,计算时变啮合力;引入轴承游隙,计算轴承受力.随后,建立高速重载人字齿轮传动系统非线性动力学方程,使用4阶Runge-Kutta法对方程求解.最后,探究不同因素对系统动态响应影响.保持系统其他参数不变,分别改变输入转矩、啮合阻尼、齿侧间隙、啮合刚度及激励频率,绘制系统时间−位移图像、时间−速度图像、空间相图、空间频谱图及分岔图,观察系统非线性动力学响应变化趋势,判别系统运动状态.结果表明:在一定范围内,系统稳定性与啮合阻尼、啮合刚度呈正相关关系,与齿侧间隙、输入转矩呈负相关关系;逐渐增大外部激励频率时,系统运动从单周期运动逐渐变为混沌运动,随后又回归单周期运动.为保证系统平稳运行,应合理选取外部激励频率.

机器人关节无刷伺服器驱动控制系统设计

文中针对目前机器人关节伺服器微型化、智能化发展趋势,研制出无刷直流电机驱动集成电路,实现对无刷伺服器驱动控制。集成电路使用STM32F103系列芯片作为主控芯片,AO4606作为无刷直流电机驱动芯片,采用智能功率模块方波驱动无刷直流电机,提升了系统的集成度;结合控制器、上位机开发,以及霍尔传感器、位置检测器等传感器设计了一款机器人关节无刷伺服器驱动控制系统。通过优化控制算法对无刷直流电机进行转速、位置双闭环控制,结合硬件和软件实现无刷伺服器驱控一体设计,研制出无刷伺服器样机,最后搭建驱动控制系统实验平台。实验表明,研发的无刷伺服器及其驱动控制系统稳定可靠,可应用于多种机器人关节。

裂纹齿轮时变啮合刚度与传动系统振动机理

研究齿轮裂纹对时变啮合刚度和振动特性的影响机理。首先,将齿轮齿廓分为过渡曲线、渐开线非啮合区和渐开线啮合区3个部分建立精确的齿廓模型,再结合势能法改进时变啮合刚度计算方法。其次,建立齿轮裂纹分析模型,将裂纹扩展路径和有效厚度的限制线分别假设为直线和抛物线,根据几何法和裂纹终止点的位置,改进有效截面积和截面惯性矩的计算方法,求解不同裂纹状态下的时变啮合刚度曲线。最后,建立六自由度裂纹齿轮故障动力学模型,采用龙格-库塔法求解不同裂纹下齿轮传动系统的振动特性和幅频特性,通过小波变换对振动特征进行时频分析。同时,采用统计指标的方法,研究齿轮裂纹对传动系统振动响应的敏感度。研究结果表明:裂纹齿轮在啮合过程中会产生冲击特征,随着裂纹情况的加剧,冲击加剧;峭度对振动响应最为敏感。

广西科技人才集聚现状、问题与对策建议

科技人才对促进区域经济、产业、教育等发展具有重要推动作用。作为对接东盟国家的桥头堡,当前广西正处于历史性的发展机遇期,但受科技人才结构及总量制约明显。通过系统梳理广西科技人才集聚现状,分析广西科技人才集聚特点及限制因素。面向“十四五”宏观规划,提出政策制定、产业环境、引才方式、人才保障等方面加速广西科技人才集聚的可行建议,为广西科技人才集聚优化提供对策支持。

时滞反馈下非正交面齿轮主共振特性的多尺度法研究

非正交面齿轮传动可以满足轴交角在0°到180°之间任意角的非正交传动形式,建立了含时滞反馈的非正交面齿轮传动系统的非线性动力学模型,考虑了时变啮合刚度、传动误差、齿侧间隙和输入扭矩波动等因素。此外,采用多尺度法对系统的主共振特性进行分析,判定了系统的主共振稳定性条件。用数值方法分析了时滞控制参数、啮合阻尼、时变啮合刚度波动幅值和载荷波动对系统幅频特性的影响。结果表明:在控制过程中应合理选择控制参数以避免主共振振幅过大和产生不稳定分支;适当的啮合阻尼有利于抑制系统主共振的振幅和缩减不稳定分支;过高的激励频率易产生主共振的不稳定分支;主共振的不稳定分支随着啮合刚度的波动的增加逐渐缩减,但是在激振频率接近主共振频率时,较小的啮合刚度波动也会导致系统失稳;载荷波动的增加会导致系统主共振幅值增加,对系统的稳定性造成损害。

我国中西部地区科技人才聚集战略研究

科技人才聚集是区域经济发展及科技创新的基础保障。本研究基于我国中西部地区科技人才聚集现状,剖析区域科技人才聚集成功案例,分析中西部地区科技人才聚集主要影响因素,归纳科技人才流动规律。进一步结合中西部地区经济发展水平、教育文化发展状况、科技人才发展及创新环境等,系统性提出实现中西部地区科技人才集聚对策,以期为我国中西部地区科技人才聚集相关政策制定提供理论支撑和参考。

宿迁农村小微水体治理与保护实践

农村小微水体在蓄水、排水、保水、净水等方面发挥着重要作用,是农村水环境的重要组成部分。总结了宿迁市农村小微水体整治经验,包括污水处理设施建设、农村河道沟通、农业面源污染治理、农村生活垃圾处理以及农村生态河道建设。分析了当前农村小微水体面临的主要问题,提出了下一步加强保护的对策和建议。

中小型水利工程金属结构和机电设备质量管理

该文总结了水利工程金属结构和机电设备质量管理的重要性,分析了中小型水利工程金属结构和机电设备质量管理中存在的问题。结合工作实践,从提高重视程度、加强源头控制、规范安装管理、配齐管理设施、完善档案资料以及强化质量监管等方面探讨水利工程金属结构和机电设备质量管理的工作思路。

宿城区船行大型灌区信息化建设研究

为推动大型灌区信息化建设,对宿迁市宿城区船行大型灌区水利工程及信息化的现状进行分析,提出大型灌区信息化建设总体架构。灌区信息化建设以信息采集系统为基础,通过灌区日常管理和信息化智能化相结合,建成以船行灌区渠首中心站为中心的覆盖各分中心管理所的灌区水资源利用和管理网络,借助信息化系统,优化配置灌溉水资源,实现农业节水增效,提高农村水资源利用率。

基于Deform与Isight的六角法兰面螺栓冷镦模具设计与优化

金属塑性成形行业中产品研发阶段延续着传统模式开发手段,通过多次的试模和修模达到模具结构参数的优化,导致产品试验周期长、效率低、模具材料的制造成本高等问题。针对六角法兰面螺栓的六角头成形工艺,建立有限元模型并完成动态仿真,确定优化目标为模具磨损深度和模具最大应力,设计因素为挤压速度、顶模摩擦因数、底模摩擦因数及顶模锥角角度。通过Isight优化软件建立正交实验方案,最终得到六角法兰面螺栓冷镦模具优化结果。文中研究结果对螺栓类零件的冷镦加工及相关成形设计及结构优化具有指导意义。

非对称齿轮设计方法与动态啮合特性研究

根据渐开线的形成及其特性,推导了双压力角非对称直齿圆柱齿轮的渐开线方程,利用SW的参数方程驱动,建立了非对称齿轮的三维模型。依据非对称齿轮接触应力解析法计算公式,编制了齿面接触应力计算程序,分析了接触应力与工作侧和非工作侧压力角的关系。利用ADAMS虚拟样机技术,建立了齿轮传动系统的多体接触动力学模型并进行了仿真,分别得到了非对称齿轮和对称齿轮啮合传动过程的动态啮合力,然后将二者的结果进行分析和比较。结果表明,适当增大非对称齿轮工作侧压力角可以减小接触应力,提高齿轮承载能力;非对称齿轮动态啮合力的振动幅值较小,其动态啮合特性优于常规对称齿轮。

双输入面齿轮分流-并车传动系统固有特性分析

以双输入面齿轮分流-并车传动系统为研究对象,基于集中参数法建立包含传动误差、啮合阻尼和支撑刚度等参数的平移-扭转耦合动力学模型,通过分析各齿轮副间的相对位移关系及其受力情况,依据牛顿第二定律建立各齿轮运动微分方程,利用动力学方程的特征值计算得到系统的固有频率和模态振型,并研究啮合刚度和支撑刚度对固有频率的影响规律。通过求解系统模态应变能和动能,揭示各齿轮模态能较大时所对应的频率阶次。研究结果表明:在7种重根对应的固有频率中,1重根对应的固有频率个数最多,多包含高阶频率;系统包含多个振型,每一传动级齿轮均存在独特的平移振动模式和扭转振动模式,在重根数相同的固有频率对应的振型矢量中,多种振动模式并存;对于总的系统模态能,第46阶频率下的总应变能最大,此时系统整体变形最大,第60阶频率下的总动能最大,此时系统振动最剧烈;高阶固有频率对啮合刚度和支撑刚度的变化更敏感,且敏感性随刚度的增大而依次增加;同时,系统刚度的变化会使固有频率在遇到相近频率时产生模态跃迁现象,振动模式发生交换,之后维持不变,直至再次遇到频率接近的情况才会再次发生模态跃迁,故在系统动态设计中尽可能避开模态跃迁点。

机器人关节传动系统固有特性分析

机器人关节作为机器人的核心部件,主要由驱控系统和多级齿轮传动系统组成,在高转速、高负载下的齿轮传动系统动力学特性更加复杂。以机器人关节中齿轮传动系统为研究对象,采用集中参数法建立了其平移-扭转耦合动力学模型,根据牛顿第二定律建立了各构件动力学方程;分析了该系统的固有频率、模态应变能和模态动能,并研究了系统参数对固有频率的影响。结果表明,对于系统的模态能,在第15阶固有频率下的总应变能最大,此时系统整体变形最大;第24阶固有频率下的总动能最大,系统在该固有频率下的振动最为剧烈;系统参数对固有频率的影响主要体现为:高阶固有频率受影响较为明显;受系统刚度变化的影响,部分固有频率轨迹曲线逐渐接近后在某点附近会以较大的曲率快速分离,出现模态跃迁现象,在遇到频率相近时,会再次跃迁。

机器人关节伺服器传动系统机电耦合动态特性研究

目前,机器人关节伺服器向着微型化、集成化发展,针对智能机器人操作精度要求高,对机器人关节伺服器典型的电机拖动齿轮机电耦合系统,进行不同工况下的动态特性研究十分有必要。为此,根据多级齿轮系统时变啮合特性及无刷电机动态特性,建立了多级齿轮系统动力学模型和无刷电机动态模型,搭建了机器人关节伺服器传动系统机电耦合动力学模型;分析了该系统的自由扭振特性和系统模态能,并进一步研究了在稳态工况和冲击载荷工况下机器人关节伺服器传动系统的动态响应特性。结果表明,多级齿轮系统和电机之间存在机电耦合效应,在该系统遭受冲击后,齿轮副啮合力以及齿轮扭振波动变得剧烈后趋于稳定。

Emden-Fowler方程奇异边值问题的无穷多高能量解

本文研究一类Emden-Fowler方程奇异边值问题{-ü+u=μ(x)|u|^q-2u+λ|u|^p-2u,x∈(0,1),u(0)=u(1)=0,其中μ(x)可以在无穷多个点存在奇异性.在满足经典的Ambrosetti-Rabinowitz条件下,本文利用喷泉定理证明了上述方程存在无穷多高能量解,所得结论是对已有相关结果的推广.