以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈柔性对其动态性能的影响,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑了支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚—柔耦合动力学模型。分析了各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,得出了齿圈厚度的变化对其各节径固有频率的影响;发现了行星轮两种特殊啮合位置下齿圈的变形特点及所对应连接扭簧的扭转力矩和扭转变形角度间的关系。该结果可为风力发电机行星齿轮传动的设计提供理论依据。

数控加工是现代制造企业生产过程的重要组成部分,数控加工水平的高低是衡量一个企业核心竞争力的主要标准。分布式数控系统(DNC)是连接机床设备与上层管理软件的桥梁,分析机床传递数控程序和机床利用率存在的问题以及产生的原因,并通过DNC系统实施以及与PDM、MES系统集成,实现底层控制层、分厂执行层、企业数据层的数据、业务通道的连通,从而打造统一的生产管理平台,通过信息化的手段来提升工厂生产制造水平和核心竞争力。

针对风机齿轮箱早期故障信号信噪比低且故障难以准确诊断的问题,提出了基于集合局部均值分解(ELMD)与离散隐马尔科夫模型(DHMM)的风机齿轮箱故障诊断方法。首先对风机齿轮箱故障振动信号进行ELMD分解,得到一系列的乘积分量(PF),再对每个PF与原始信号求取相关系数进而滤除噪声信号以及由分解引起的虚假分量,然后对新信号进行标量量化处理得到特征向量,最后将每种状态下的特征向量输入已训练收敛的离散隐马尔科夫模型库进行状态判别并得出诊断结果。实验结果表明,对于风机齿轮箱早期故障诊断,所提出的方法具有一定的有效性和实用性。

针对目前出现的时变滤波经验模式分解(TVF-EMD)在滚动轴承故障特征提取中参数选择难的问题,提出了一种参数自适应TVF-EMD方法。首先利用粒子群优化(PSO)算法对TVF-EMD影响最大的参数组合进行优化,获得最佳的参数组合,并对故障信号进行TVF-EMD分解。然后筛选经分解故障信号获得的敏感固有模态函数(IMF),并进行包络解调运算。最后根据包络谱判断滚动轴承的故障。分别利用TVF-EMD、集合经验模式分解(EEMD)和变分模态分解(VMD)方法对仿真信号进行分析,表明TVF-EMD方法具有更优越的分解性能。利用参数自适应TVF-EMD方法对滚动轴承故障信号进行分析,表明参数自适应TVF-EMD方法可有效识别滚动轴承故障。

针对经验模态分解在回转齿轮箱故障中容易出现分解精度低的问题,提出了一种CMF-EEMD信号处理方法。组合模式函数(CMF)将集合经验模态(EEMD)分解得到本征模函数(IMF),并通过把高频和低频信号叠加的方式来形成包含高低频的模态函数,然后通过EEMD对循环自相关函数解调分析。将CMF-EEMD信号处理方法应用于仿真信号和齿轮箱故障诊断测试平台,成功提取了多故障特征频率,验证了该方法的有效性。该方法还可以清晰地反馈故障振动信号冲击幅值改变情况,从高频分量中可清楚地看到振动信号冲击幅值发生改变的明显特征。

针对试验纯电动物流车续驶里程不足,提出了最优制动能量回收控制策略,合理分配机械制动力和再生制动力。该策略在确保制动安全的条件下,通过粒子群优化算法对电机再生制动转矩进行优化,使电机有效发电功率达到最大。然后在电机转速范围内,利用最小二乘法拟合出有效发电功率最大时电机转矩曲线。最后将试验车的Simulink控制模型和整车模型分别在AVL Cruise和Matlab/Simulink中建立,进行API联合仿真,得出有效回收率。仿真结果表明在确保制动安全和稳定条件下,分析得到运行在UDDS工况的试验车有效回收率为28.71%,验证了提出的控制策略。

目前对不同循环工况下驱动电机参数优化以提高整车动力性的研究还不多,因此结合驱动电机传统匹配方法,提出了基于不同循环工况采用ADVISOR软件仿真进行驱动电机参数优化的方法,比较在不同循环工况下仿真所得的整车动力性能和经济性能,最终选择在CYC_UDDS循环工况下采用修改驱动电机额定功率和ADVISOR软件Auto-Size工具自动优化两种方式进行参数优化,优化后的整车动力性和经济性得到明显提升,且变化方向与已有研究中的优化结果一致,表明所提出的驱动电机参数优化方法对于提高电动汽车整车动力性和经济性是切实有效的,对电动汽车驱动电机的研发具有一定的指导意义。

针对塔架软刚臂单点系泊系统所采用的系泊头圆筒进行理论与Abaqus有限元分析。理论推导出系泊头圆筒的最佳弹塑性界面半径和最佳自增强压力,考虑温度载荷并分为平面应变模型和轴对称模型两种情形对系泊头圆筒受力后的弹塑性应力分布进行有限元数值分析。系泊头圆筒的工作环境温度为(-40~80)℃,圆筒的应力分布与工作环境温度、外部载荷及径比系数等参数有关。在对温度载荷仿真模拟分析中采用重启分析技术以节省计算时间。结果表明系泊头圆筒应力分布与工作环境温度、外部载荷及滑动轴承厚度等参数存在非线性关系。系泊头圆筒受内压的两主应力分量沿半径方向随着半径的增大周向应力先增大后减小,而径向应力的大小却逐渐减小。

针对轮式机器人轨迹跟踪问题,提出了一种利用滑模变结构算法构建的双环轨迹跟踪控制系统。在基于轮式机器人运动学模型基础上,针对该非线性欠驱动系统采用滑模变结构算法设计了能够保证全局范围内渐近稳定的轨迹跟踪控制器,并构建了双环控制系统。通过内环系统控制角速度,实现对方向角的跟踪;外环控制器得到控制角之后实现对速度的控制,使机器人达到期望位姿状态。文中利用Lyapunov稳定性理论对所设计的闭环系统进行了稳定性分析,并通过仿真进一步验证了该控制系统的有效性。

通过分析WABECOH双转台五轴立式数控机床各轴的运动关系,建立各轴运动关系的数学模型,并开展机床运动学求解,给出了该五轴机床后置处理的转动角度和坐标变换计算公式。根据转动角度和坐标变换的计算公式,利用C++语言开发了WABECOH五轴数控机床专用后置处理程序,基于所提后置处理方法进行了叶轮类复杂零件的加工仿真与实验验证。结果表明,所开发的专用后置处理软件生成的数控代码可以满足该机床五轴联动的要求,较好地解决了该类机床的后置处理问题。