- 陈玉灵;朱加赞;陈泰民;朱才朝;魏沛堂;徐永强;
随着高速重载下航空传动服役温度的不断提高,齿轮胶合失效成为制约飞行器性能的关键因素。为高效预测航空齿轮服役温度,针对某航空发动机齿轮提出了一种基于顺序耦合的齿轮温度仿真分析方法,考虑固-液-气多相对流换热及不同齿面散热系数等因素,模拟了航空齿轮在不同工况下的本体温度和齿面闪温。经验证说明,该数值方法与ISO/TS 6336-20闪温法标准计算结果吻合良好,不同工况下接触温度最大偏差控制在10%以内;当传动系统输入转速为22 400 r/min、转矩为119.4 N·m时,分流大齿轮的接触温度达到242.6℃,齿轮胶合安全系数为1.22,存在胶合失效风险。所提出的仿真分析方法能有效预测航空等领域高速齿轮服役温度,为评估航空齿轮胶合失效风险提供了高效可靠的方法。
2024年02期 v.48;No.326 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1304K] [下载次数:93 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:51 ] - 陈颖;姚立纲;王兴盛;张大卫;王雪滢;
啮合温度影响双圆弧弧齿锥齿轮章动传动过程中的疲劳、振动、噪声等行为,在双圆弧弧齿锥齿轮的寿命预测和力学响应时不可忽视。为了揭示双圆弧弧齿锥齿轮章动传动本体温度场分布规律,对双圆弧弧齿锥齿轮进行齿面接触分析,得到啮合区间;结合摩擦学和传热学得到齿轮的热载荷,建立了双圆弧弧齿锥齿轮温度有限元数值模型;采用控制变量法,分析了相关影响因素对锥齿轮温度的影响规律及原因。结果表明,齿轮温度随模数的增大而降低,随螺旋角的增大而升高,随章动角的增大先降低再升高;润滑油温度对本体温度的影响呈线性关系。研究为降低齿轮高温失效风险提供了参考。
2024年02期 v.48;No.326 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K] [下载次数:55 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:12 ] - 李义福;陈晓霞;邢静忠;陈亮;
为了揭示负载状态下超短筒柔轮筒底应力的分布规律,提出了柔轮筒底负载等效应力的理论计算方法。将柔轮筒底简化为中心固支圆板,建立了波发生器作用下柔轮筒底的弯曲对称变形模型,求解由装配变形引起的弯曲正应力和剪应力及负载转矩作用下的剪应力;基于Mises屈服准则,获得柔轮筒底负载等效应力的理论表达式;建立有限元模型,对柔轮筒底装配和负载应力的理论解进行数值验证。研究表明,弯曲径向正应力为柔轮筒底装配应力的主要应力;额定转矩作用下的柔轮筒底剪应力在45°处最大;随着负载转矩的增大,最大剪应力逐渐过渡到固定端,等效应力在固定端均匀分布;在瞬时容许最大转矩时,剪应力为筒底负载等效应力的主要应力。研究可为柔轮筒底强度设计提供指导。
2024年02期 v.48;No.326 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K] [下载次数:32 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:11 ] - 孙浩;崔红伟;梅碧舟;李冬辉;索一然;张玲卿;
为研究不同结构参数对锥形变形摩擦副承载特性的影响,建立不同结构参数下锥形变形摩擦副等效接触模型,采用Ansys Workbench进行屈曲变形仿真,结合Matlab数值模型分析,得到不同结构参数下摩擦副油膜厚度变化规律;基于油膜压力与微凸峰粗糙接触模型,探明了10 s软启动过程中不同结构参数下的最大总接触压力变化规律,总结出锥形摩擦副在满足实际使用工况条件下最优结构参数的选取方法。结果表明,钢片轴向变形与厚度的增加会使钢片中径变形更加困难,使摩擦副最大总接触压力增加,同时导致摩擦副的非均匀接触及接触压力的不均匀分布;不同内外径比只会影响摩擦副最大总接触压力的分布位置,对其变化规律与数值并无较大影响。研究结果为后续不同结构参数下锥形变形摩擦副转矩特性的研究提供了依据。
2024年02期 v.48;No.326 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1219K] [下载次数:31 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 李凯阳;李爱国;林锐怡;师陆冰;颜世铛;刘忠明;
建立直齿圆柱齿轮行星齿轮传动系统的三维模型,并利用动力学仿真软件构建虚拟样机模型;通过动力学分析,验证了虚拟样机仿真模型的准确性和可行性。研究表明,传动系统中各零部件的支承刚度对均载特性均有明显影响,行星轮的支承刚度变化对均载特性的影响最为敏感;传动系统均载特性对太阳轮柔性支承刚度变化并不敏感,但对行星轮柔性支承刚度变化敏感性较强,均载系数有明显变化;轮齿啮合刚度变化对传动系统均载特性的影响具有独立性,同时减小内、外啮合刚度比单独降低啮合刚度的均载效果更为明显。
2024年02期 v.48;No.326 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K] [下载次数:98 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:11 ] - 王宇斌;沈振军;王昱宸;陈冬冬;
针对四面体机器人在三角网格地图中的可避障路径规划问题,提出了一种基于A~*算法的四面体机器人路径规划方法。基于机器人的运动原理,分析了机器人的运动轨迹为三角形网格;基于三角网格地图,提出了机器人位姿表示方法;在此基础上,提出了基于A~*算法的机器人路径规划方法。利用Matlab软件对四面体机器人的路径规划进行仿真试验,验证了方法的可行性与准确性,为四面体机器人深空陆巡探测奠定了重要基础。
2024年02期 v.48;No.326 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1505K] [下载次数:257 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ] - 陶征;鲍现乐;郭勤涛;周天洋;
针对磨机传动系统结构的复杂性、部件间约束条件的不确定性以及非线性等因素,提出了一种基于PSO-BP神经网络的有限元模型修正方法。通过改进BP神经网络逼近设计参数和特征量间的非线性映射关系,结合实际结构响应,利用神经网络的泛化特性,得到了模型设计参数值。修正后频率误差从最高18%降到4%左右,修正系数误差范围均在0.5%以内,明显提高了有限元模型精度;同时,又不需要大量迭代求解步骤,避开了传统反问题模型修正法的复杂非线性优化过程,提升了效率,验证了PSO-BP神经网络法应用于大型磨机传动系统上的可行性,为后续传动系统整体分析奠定了基础。
2024年02期 v.48;No.326 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1131K] [下载次数:167 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
- 方子帆;张李鸣;赵爽;左新球;
针对海洋浮标能量补充问题,设计了一种海洋浮标能量补充系统。浮标在波浪的作用下产生晃动,位于浮标内部的能量补充系统采集晃动动能并将其转换成稳定的电能,用于浮标补电或储存;确定了海洋浮标能量补充系统的工作原理、设计方案和结构组成;根据晃动摆的运动原理,建立了晃动摆的转矩方程;运用AQWA模拟浮子在一级规则波与不规则波作用下的运动特性,将浮子的横摇角位移作为仿真模型的输入,运用Adams与AMESim联合仿真,搭建系统机电耦合仿真模型,验证了设计方案的合理性。结果表明,在一级规则波与不规则波作用下,能量补充系统均可发出3.3 V、1 A的直流电,实现稳定的电能输出,可给浮标补电或蓄电池充电。
2024年02期 v.48;No.326 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K] [下载次数:159 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 鞠涛;沈惠平;李涛;
为实现对汽车零部件的智能分拣与传送,提出了一种全铰链新型一平移一转动(1T1R)并联机构,其结构简单且部分运动解耦。首先,基于方位特征方程的拓扑设计理论和方法,设计、分析了一种2自由度1T1R并联机构;其次,基于拓扑特征运动学方法,求解出机构的符号式位置正解,并对该机构的工作空间、奇异性进行了计算;最后,运用基于虚功原理的序单开链法,求得其驱动力矩和子运动链(Sub Kinematic Chain,SKC)连接处的支反力。研究为汽车零部件并联机构设计研究奠定了基础。
2024年02期 v.48;No.326 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K] [下载次数:133 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:9 ] - 郑钧剑;何雪明;李鹏超;
为了提高谐波齿轮传动的传动性能和啮合性能,分析不同齿廓运动轨迹,在不同齿廓啮合侧隙对比的基础上设计了新型柔轮齿廓。结合S型柔轮齿廓、公切线双圆弧柔轮齿廓和双圆弧柔轮齿廓的啮合侧隙对比,拟合啮合侧隙最小的齿廓段,得到新型柔轮齿廓;通过Ansys Workbench建立谐波齿轮传动接触模型,运用瞬态分析方法分析了柔轮变形特征;通过不同齿廓在空载和加载状态下的瞬态分析结果验证,说明新型齿廓的啮合性能更为优越。
2024年02期 v.48;No.326 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1124K] [下载次数:71 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ] - 邵派;秦建军;曹钰;刘兴杰;陈浩楠;
为了提升球形机器人在狭小空间、复杂地形、颠簸路面等不同场景下的机动性与越障性能,使用被动展开单自由度机构扩大展开半径来提升越障性能,通过引入齿轮齿条直线展开机构,设计了一种结构紧凑、多种运动模式的球形机器人。建立数学模型,对球形机器人机构进行运动学和动力学分析;通过对球形机器人Adams仿真建模,得出滚动、越障时的仿真结果,与理论值对比分析,验证了运动学、动力学分析的正确性;在此基础上制作实物样机,进一步验证了该机构的可行性,证明该机构具有较强的机动性与越障能力。
2024年02期 v.48;No.326 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K] [下载次数:336 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ] - 李霞;沈惠平;孟庆梅;李菊;杨廷力;
特殊单回路机构通过一些特殊位置后会发生自由度变化,从而使其拓扑学、运动学/动力学性能发生变化,并适用于不同的应用背景。研究设计了一种由8个转动副(R)组成的单回路并联机构,它有3种运动模式,分别为2自由度、4自由度以及3自由度驱动,对应3个机构;然后,分析计算了3种运动模式下机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特性,并分析了3种机构变拓扑结构的稳定性及可转变性;同时,对运动模式1、模式3下机构的位置正反解进行了分析。为基于这种变自由度单回路机构单元的可重构并联机构的研究提供了基础。
2024年02期 v.48;No.326 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 990K] [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ] - 袁新梅;杨立昭;黄天成;唐伟;
为了满足齿轮变传动比运动、提高轮齿承载能力,结合齿轮啮合理论和双圆弧齿廓曲线结构参数特征,提出了一种新型双圆弧齿廓椭圆齿轮。阐述了其节曲线的设计方法,利用SolidWorks软件建立了双圆弧齿廓椭圆齿轮三维模型;使用Adams软件对双圆弧齿廓椭圆齿轮副模型进行了运动学仿真,分析了不同偏心率对双圆弧椭圆齿轮副传动比变化规律的影响,并对比理论传动比曲线,分析了仿真传动比曲线存在波动误差的影响因素;为了减小齿轮副振动脉冲,给出了偏心率适当的取值范围。本文的设计方法和分析结果对双圆弧齿廓非圆齿轮的参数化设计有理论参考价值,可为双圆弧齿廓椭圆齿轮副数控加工制造及应用提供依据。
2024年02期 v.48;No.326 90-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K] [下载次数:80 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ] - 杨亚昆;张小俊;秦康;
针对真人在驾驶员注意力监测系统性能测试中重复性执行单一动作存在易疲劳等问题,设计了一种模拟驾驶员接打手持电话和抽烟等行为动作的仿人机械手臂。首先,基于外骨骼的设计方法,进行机械臂和仿生手的结构设计;然后,利用改进的D-H法建立机械手臂运动学模型,进行正逆运动学求解和工作空间分析,并在Adams软件中对机械手臂进行动力学仿真,获得了其运动特性与负载特性。仿真结果表明,该机械手臂结构设计合理,关节柔性执行器选型满足要求。
2024年02期 v.48;No.326 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K] [下载次数:383 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:9 ]