基于精准的数学建模,分别构建了Hy-Vo齿形链链板-链轮啮合模型以及滚刀-链轮啮合模型,通过构造辅助链板,提出了一种基于啮合变异的Hy-Vo齿形链渐开线链轮变位系数的新算法。基于实例,计算了不同算法下的变位系数。基于链轮的范成法模拟加工技术,得到了不同算法下的实际加工链轮。通过测量不同半径下的齿宽,分析了不同算法下的实际齿形与设计齿形的齿形偏差。基于多体动力学仿真,分析了基于不同变位系数算法下的Hy-Vo齿形链传动系统的啮合特性。结果证明,这种Hy-Vo齿形链变位系数新算法可以有效降低Hy-Vo齿形链传动系统实际性能与理想性能之间的误差,不仅计算结果更加精准,并且适用于任何滚刀齿形角与链轮压力角变异组合。

建立高速行星减速箱膜盘式太阳轮轴仿真分析模型,依据太阳轮轴浮动结构设计原理,拟定自由-自由、简支-轴向、简支-固定3种边界工况分析条件,研究其固有频率和行波振动特性,绘制相应的阵型图和Campbell图,并搭建齿轮箱试验台架进行了试验分析。结果显示,夹带有轮齿变形的太阳轮轴主振型与啮合1倍频产生共振时激励力作用力幅最大,2倍频和3倍频次之。轮齿振动形式主要为扭转振动、行波振动和弯曲振动;同时,以膜盘或筒轴为主振型的行波振动与轴高倍频的共振点范畴较广,倍频越大其共振作用影响效果越甚微。试验结果显示,转速增加至工作转速过程中,振动值发生较明显波动后又迅速下降至稳定,表明激振力未能引起系统振动的扩展,对系统稳定性的影响甚小,反映了太阳轮轴几何设计的合理性及适用性。

利用平面多闭环连杆机构,提出一种可变形机翼结构,并对该结构进行数学建模,利用结构数学模型,在Matlab中进行了机构的运动轨迹仿真分析。为了验证机构曲率调节能力及气动特性,建立了机构的三维模型,进行了运动学仿真及空气动力学仿真分析。为了获得更好的气动特性,基于传统人工鱼群优化算法,提出一种改进的人工鱼群优化算法,利用经典优化算法测试函数测试了该算法的性能。采用该优化算法对可变形机翼进行结构优化。在理论研究的基础上,加工了实验样机,并进行了相关实验测试。

基于多体动力学软件RecurDyn平台,结合某款汽油发动机正时带传动系统的布局设计参数,建立了该正时带传动系统的多体动力学仿真模型。通过理论与仿真计算,分析了带轮与正时带的静态接触力误差产生的原因,研究了正时带张力与传动误差的变化规律,并通过频域分析,分析了啮合频率与激励频率的响应特性。研究结果表明,基于RecurDyn的正时带传动系统多体动力学仿真技术可以为正时带传动系统的动态特性分析与性能评估提供一种有效可靠的研究方法。

差动轮系助力传动机构传动比为定值的电动助力转向系统,在无电机助力时系统传递效率低,驾驶员体力消耗大。为了解决这一问题,提出了一种变比差动轮系助力传动机构。首先,通过动力学模型分析差动轮系助力传动机构传递效率低的原因,提出系统设计方案;然后,设计了一种连续可导的变传动比曲线函数,并对系统中的非圆齿轮进行设计;最后,建立数学模型对改进方案进行分析,对驾驶员体力消耗量进行计算。结果表明,改进方案后驾驶员体力消耗量降低了9.15%,证明了改进方案的合理性和有效性。

交叉轴式磁性齿轮在工业和航天领域中都有较好的应用前景,与机械齿轮相比,其优势在于,通过一级传动就可以实现输出端与输入端的90°空间交错。为了提高交叉轴式磁性齿轮应用可行性,在其结构及工作原理的基础上,建立交叉轴式磁性齿轮的有限元模型,采用瞬态磁场进行仿真分析,得出齿轮啮合间隙、磁极数、磁环厚度、齿轮大小、螺旋角、宽径比6种参数对磁性齿轮最大传动转矩的影响规律,获得交叉轴式磁性齿轮的优化结构及其磁感应强度云图。结果表明,利用仿真可获得交叉轴式磁性齿轮合理的结构和工作特性,可获得到较大的转矩与较好的磁感应分布情况。仿真结果能够对交叉轴式磁性齿轮结构设计与工作特性分析提供参考,从而大大缩短其设计与开发周期。

结合分形理论构建了摆线轮齿与针齿的形貌模型,基于改进的Herschel-Bulkley模型提出的脂润滑线接触膜厚公式,对修形后的摆线轮齿与针齿啮合过程中的最小膜厚进行了研究。确定了啮合过程中最小膜厚出现的位置,并分析了摆线轮齿的宏观设计参数和修形参数对最小膜厚及润滑状态的影响;通过经验公式确定基本参数,进一步结合弹流润滑数值计算研究了摆线针轮传动的润滑特性。

汽车发电机单向滑轮组可以有效改善汽车前段轮系振动,从而提高轮系的使用寿命,已经得到了越来越多的使用。在对发电机单向滑轮组工作原理分析的基础上,根据某国产发电机单向滑轮组的工作机构,利用多体动力学仿真软件RecurDyn,构建了汽车发电机单向滑轮组台架试验虚拟样机模型;通过与试验数据进行对比的方法,验证了计算模型的有效性;利用该模型,可以实现其在工作时不宜进行测量的动态指标的计算;通过研究影响其承载特性的因素以及相互关系,为相关的设计改进提供了方向。研究结果对于指导产品设计、提高设计水平具有重要的作用。

为了得到轻量化的方程式赛车链轮,将拓扑优化方法引入到链轮结构设计中,构建了轻量化优化设计的数学模型,并对链轮初始设计几何模型进行了3次减重的结构优化,得到质量减少49.59%的链轮;最后,对优化后的模型进行了强度、安全系数和寿命的仿真校核与样件的加工制造,并装配集成到赛车上进行了物理实验。结果表明,优化设计的链轮满足工作要求。

为了提高功率分流式混合动力系统汽车的燃油经济性,建立了混合动力系统物理模型和系统控制模型,利用优化初值的粒子群算法对混合动力系统的效率进行优化,仿真得到效率最优时的功率分流控制策略,并将其移植到搭载了该系统的某公交车上,进行了实验验证。结果表明,优化初值的粒子群算法可以有效提高动力系统的综合系统效率,降低整车油耗。