基于Solidworks的重载机器人肩部的建模与静态分析

为了提高机器人的肩部有效控制能力,设计了一个165 kg重载6自由度机器人肩关节.通过设计一个谐波减速器和一对直齿齿轮以降低转速和提升转矩,利用齿轮与轴的配合完成肩关节在平面内的旋转.选择110AEA12020-SH3交流伺服电机、SHG-45-100谐波减速器以及6011和6016深沟球轴承进行肩部旋转关节旋转方案的设计,并利用有限元法对传动系统主要部件的静力学强度进行分析.结果表明,该肩部旋转关节旋转方案设计合理,轴承与齿轮的静力学性能满足实际应用需求.

某型船用大功率液控离合器传动系统联合仿真研究

进行了有关船用大功率液压驱动齿式离合器运动学及接触动力学的Adams和AMESim联合仿真流程研究,并进行了联合仿真交互操作界面开发,在给定参数下,能够输出可视化的计算结果。仿真分析结果表明,齿式离合器轴向接合过程的动态特性与冲击载荷受到主动端扭转刚度与轮齿端面结构的影响;减压阀最大开口压力为2.5 MPa,该压力下的最大推力为1.884×10^(5) N;在内外圈发生碰撞时,油压会急速上升,如果减压阀的流量不足,则进油油路会泄漏。经过多次联合仿真发现,进口压力在0.008~0.01 MPa就能实现在4 s左右完成离合器的接合脱开过程。

齿轮与差速器连接螺栓失效分析及改进优化

某车用减速器连接输出齿轮与差速器的螺栓在运行时断裂,经分析失效原因为螺栓强度偏低、预紧传递扭矩安全系数较低等。通过采用高强度定制螺栓、提高预紧力、优化拧紧工艺等方法,实现了螺栓连接的安全可靠。

万米科学钻探关键机具优化措施研究

科学钻探是获取地下实物资料、认知地下结构与验证重要地质理论的有效技术手段,井下关键机具是保证钻探工程顺利实施的重要基础保障,而万米科学钻探实施过程中的井下高温、高压、长周期、大规程参数的工况与工艺要求对机具的持续稳定性提出了严峻的挑战。本文针对万米钻探工况需求,分析了钻杆柱、井下动力钻具、提速增效钻具等关键机具的结构特点和失效原因,提出了优化钻杆接头结构、设计全金属齿轮马达钻具、改进水力振荡器及射吸式扭力冲击器阀控机构、优选材质及配套表面强化技术等相应优化措施,为后续深地探测工程的实施提供技术储备。

一种多关节仿生变色龙机器人设计

以变色龙为研究原型,制作一个模仿变色龙爬行、变色的四足机器人。为解决机器人爬行的问题,通过Arduino控制变色龙机器人行进,分析蜥蜴类爬行动物的步态以及结合四足机器人行进的稳定裕度,规划出一套机器人步态。基于SolidWorks软件建模,设计机器人机械结构,利用3D打印将零件打印出来,再将打印零件组装成变色龙机器人。为解决机器人的摆尾机械结构问题,通过齿轮结构,构造出傅里叶摆尾,详细地对机器人摆尾的齿轮运作原理和齿轮运动轨迹的进行数学分析;在介绍稳定裕度的同时分析机器人在各种步态情况下稳定裕度。从电路控制、结构设计、数学分析、步态模拟分析、样机试验等方面设计出一个可灵活爬行、在各方面领域有着广阔应用前景的变色龙机器人。

基于CFD方法的轮毂电驱动行星齿轮搅油功率损失仿真与分析

轮毂电驱动技术的研究是未来新能源驱动体系研究的重要方向。随着轮毂电驱动对转速的要求越来越高,搅油功率损失成为不可忽略的部分,甚至高达功率总损失的50%~80%。现有的计算搅油损失的方法主要是采用简单的经验公式,无法适用于复杂的行星齿轮传动。为此,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件与C语言用户自定义函数(User Defined Function,UDF)对两级行星齿轮传动飞溅润滑进行联合仿真,实现了油-气两相瞬态流场可视化;通过提取表面的压力和黏性力,得到了太阳轮、行星轮及行星架的搅油损失;对25种工况进行仿真与分析,得到了搅油功率损失随转速和浸油深度的变化趋势。结果表明,搅油功率损失随转速和浸油深度的增加而增大,且无明显的拐点,实现最小搅油损失应当在保证充分润滑的前提下取最小的浸油深度。

基于尺度律的轻量化协作机器人关节传动系统优化选型

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。

5.5m×4m声学风洞在中俄民机起落架噪声特性及控制技术联合研究中的应用

以中国-俄罗斯民用飞机起落架噪声特性及控制技术联合研究中所使用的5.5 m×4 m声学风洞(FL-17风洞)为例,介绍了大型声学风洞在科研工作中的应用情况。首先介绍了FL-17风洞的研制历程与各项性能指标;然后基于中俄联合研究中的大尺度起落架气动噪声风洞试验,概述了起落架噪声相关领域的研究现状,以及利用FL-17风洞开展的起落架噪声机理与控制技术方面的研究内容与成果,如试验、数值模拟和噪声预测数据库,以及基于非常规截面方法和空气幕方法的起落架降噪技术等;最后,对于大型声学风洞的科研使用给出了一些经验和建议。

基于ABAQUS接触算法的起落架与机身连接接头强度分析

在飞机强度分析中,通过对结构进行合理简化,采用线性计算得到主要传力部件的应力分布。而对于接头等连接结构通常简化为梁单元或刚性单元模拟连接及传载,此模拟方式只能得到接头传载,不能准确计算接头应力应变。基于ABAQUS软件建立起落架与机身连接接头的弹塑性有限元分析模型,运用接触算法进行非线性耦合分析,可以真实模拟接头连接刚度,得出接头部位应力分布情况,并与静力试验及全机计算结果对比,验证接触算法对于接头结构强度分析的准确性。

考虑摩擦的电动舵机控制问题研究

导弹电动舵机系统是一种复杂的传动系统,其关节处存在的摩擦效应会导致系统输出出现运动不平稳、输出波形畸变等现象,严重影响舵面控制精度。针对考虑摩擦的舵机系统控制问题进行研究。首先,基于系统约束关系和动量定理,给出一种基于关节坐标的建模方法。然后,基于对系统摩擦的分析,将关节摩擦力分解常数项,线性时变项和非线性时变项,并根据自抗扰方法设计舵机系统运动控制。数值实验结果表明该文章设计的控制器具有较好的控制性能。

基于LabVIEW的齿轮传动健康状态静电在线监测系统研究

针对齿轮传动时会发生各种故障,无法及时发出预警的问题,利用图形化编程虚拟仪器LabVIEW开发设计了齿轮传动健康状态静电在线监测系统。系统通过对采集到的齿轮静电数据的时域、奇异值分解(SVD)、变分模态分解(VMD)、联合算法等频域分析,能够准确判断齿轮的故障类型,实现对齿轮的实时在线监测。相比于振动、温度等传统故障诊断,该系统更有利于发现齿轮的早期微弱故障。

齿轮结合面切向接触刚度分形计算模型研究

在机械结合面切向接触刚度分形模型的基础上,结合两圆柱体接触强度分形模型,建立了齿轮结合面的切向接触刚度分形计算模型。该模型综合考虑齿轮接触面的微观特性和宏观特性,其计算结果与测量仪器的分辨率无关,具有尺度独立性。仿真结果显示:齿轮结合面的切向接触刚度与分形维数、材料的特性参数、齿轮的齿数成正比,与粗糙度幅值成反比。

42CrMo钢伞形齿轮轴窄间隙激光焊接接头组织与性能

螺旋伞形齿轮的整体制造存在很大困难，通常采用分体加工，然后进行焊接。针对重型机械用伞形齿轮轴的连接，研究了调质状态下42CrMo钢窄间隙激光填充焊丝焊接接头的金相组织和显微硬度，并对接头力学性能进行了分析。试验采用3500W Slab CO2激光器，填充焊丝为TGS-2CM。结果表明，在无预热和焊后热处理情况下，采用合适的激光焊接工艺参数可以避免裂纹、气孔等缺陷的产生；焊缝和热影响区的金相组织主要为细小的贝氏体组织，熔合区的显微硬度约为580HV0．2，热影响区中不存在明显的软化区；接头抗拉强度在980～1080MPa之间，与母材相当满足使用要求。

利用等效杠杆法分析自动变速器接合元件的布置

利用等效杠杆法对三自由度双行星排和三自由度三行星排行星齿轮变速器为了实现各种传动比时所需离合器、制动器的数目与安装位置进行了深入的研究。分析出自动变速器在换档过程中需要结合与分离离合器与制动器情况;可以方便地判断接合元件的布置方案是否使得自动变速器换档时方便;能够简单明了地表达接合元件在自动变速器中的布置情况,并通过实例验证了该方法的正确性。

新型混合式多级串行行星齿轮减速器的动力学研究

以新型混合式多级串行行星齿轮减速器为研究对象,利用Solid Works和ADAMS联合建模的方法构建其动力学模型,采用Step函数对该模型定义运动和施加载荷并进行动力学仿真,可以实时动态地观察各部件的相对运动关系,并能实时准确地测量各构件的瞬时运动结果,对关键部件进行FFT变换得到齿轮啮合力的时域曲线图和频域曲线图,将其时域规律和频域规律与理论分析相比较,二者基本吻合。

空间机械臂关节零部件对关节总刚度的影响分析

大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度的计算模型,分析了各级齿轮扭转刚度对关节总扭转刚度的影响,为空间机械臂大传动比关节的轻量化高刚度优化设计提供了技术途径。

万向节——齿轮机构驱动的叶片差速泵

万向节机构当其输入轴与输出轴的轴交角不等于零的时候，具有把输入轴的匀速转动转换为输出轴的非匀速转动的特性。利用这一特性，把两个万向节机构和圆柱齿轮机构组合形成了叶片差速泵的驱动系统。该驱动系统使同轴安装于泵壳内的两个叶轮周期性不等速转动，从而，使两个叶轮的相邻叶片周期性张合，来实现密闭容积变化进而完成吸排液过程。万向节机构的输入轴和输出轴的夹角是影响泵性能的一个关键参数。该角越大，泵的排量也越大，但是，随着此角增大，泵的流量脉动加剧，万向节传动效率降低，使泵的工作性能下降。在实际设计中此角取35°～50°比较适宜。

自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉性能试验研究

自保温混凝土砌块是应我国建筑节能的要求而研发的一种新型节能砌块。通过对这种新型自保温砌块砌体抗弯性能的测试,结果表明:自保温混凝土砌块砌体受弯破坏过程非常短暂,无论是沿通缝受弯还是沿齿缝受弯,破坏前均无明显征兆,属于脆性破坏;自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗弯破坏的破坏形式均为沿灰缝处的破坏,沿齿缝截面抗弯破坏的破坏形式为沿中间灰缝和砌块的垂直破坏,两类受弯构件的破坏面都较为平整;自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面的弯曲抗拉强度和沿齿缝截面的弯曲抗拉强度均大于普通混凝土砌块砌体的相应弯曲抗拉强度规范计算值。建议将此砌块在框架结构的填充墙施工中推广使用。

含有柔性齿轮节点的多体系统动态模型

研究发展了通过将具有非线性柔性节点的多体系统离散为有限单元进行建模的方法。将连接元件的节点描述为特殊的节点单元 ,而非传统的非线性约束方程 ,节点单元可以方便地考虑节点本身的柔性和元件之间复杂的时变接触。描述了非线性柔性铰接节点和齿轮节点单元的定义 ;建立了柔性多体系统的动力学模型 ;以实例展示了该方法的应用和分析精度。

基于单铰运动链的周转轮系创新综合方法

将单铰运动链用于周转轮系的创新综合 ,提出了创新综合的结构学原理与方法 ,不仅得到了常用的基本周转轮系及各种复合轮系 ,而且还得到了一些用传统组合方法难以获得的新型周转轮系。从而为周转轮系的创新设计提供了一种新的途径 ;