针对滚动轴承故障信息不易提取的特性,提出了完全集合经验模态分解(CEEMDAN)自适应消噪和共振解调技术(DRT)相结合的故障诊断方法。首先,利用CEEMDAN自适应地将信号分解成多个分量,通过互相关系数方法进行重构以达到消噪的目的;然后,对重构的信号进行谱峭度分析,得到冲击成分所在的频带,并据此设计带通滤波器对重构信号进行滤波处理;最后,对滤波后的信号进行Hilbert包络谱分析,提取冲击成分的频率,并与滚动轴承故障特征频率对比,进行故障模式识别。通过动力学仿真和滚动轴承实验对该方法进行了有效性论证。结果表明,该方法可以有效识别滚动轴承的故障信息。

针对平行分度凸轮机构设计和验证问题,提出一种平行分度凸轮建模和分度机构运动仿真分析方法。通过对平行分度凸轮机构的分度运动进行分析,利用齐次坐标变换法建立平行分度凸轮轮廓曲面数学模型,软件编程采集轮廓曲面数据点,用Creo建立机构三维模型并装配后输出到Adams,建立机构虚拟样机并进行运动学特性仿真。对仿真数据绘制的运动规律特性曲线与理论曲线进行对比分析。结果表明,角加速度曲线波动较大,机构存在的冲击和振荡,主要位于不同的滚子退出和进入啮合阶段与不同滚子工作轮廓曲线交接处;给出对应的设计改进和加工措施,即采用圆角过渡工作轮廓曲线交点、提高轮廓曲线数据点采样精度、选择合适的运动规律及样条曲线插补加工轮廓曲面能减少机构运动的冲击和振荡。

磨损是链条损坏的主要因素。对远距离输送链的各链段静、动载荷进行计算,通过分析理论公式,得出链条节距磨损不仅影响静载荷值而且会产生附加动载荷,对链传动过程中的振动激励力有较大的影响。对此,在输送链的静载荷逐点分析模型和链条、链轮啮合模型的基础上,得出每链段的载荷理论计算式,确立载荷和链条节距伸长量之间的公式化关系。为了分析验证理论结果,应用动力学软件RecurDyn进行数值模拟,得出了链条和链轮的载荷分布曲线,说明了每链段的总张力是静载荷和相应比例动载荷之和,验证得出了合理预紧张力的施加可以有效地降低磨损伸长引起的振动。

以圆柱蜗杆传动机构为研究对象,蜗轮体积最小为目标函数,蜗轮齿面接触强度、蜗杆刚度、蜗杆头数、蜗轮模数和蜗杆直径系数的限制等要求为约束条件,建立优化设计的数学模型。以Matlab为求解平台编写M文件进行优化设计,最终求得蜗轮蜗杆的最优结构尺寸,使得蜗轮齿圈体积减小到常规设计的75%,对于机械结构设计具有重要的意义。

超环面行星蜗杆传动机构具有结构紧凑、传动效率高、传动比范围广等优点。但是,其普及程度并不高,一方面是由于内超环面齿轮的加工制造难度大;另一方面则是因为超环面行星蜗杆传动机构的装配困难,稍许的偏差就会引起振动及噪声从而影响传动精度与效率。提出了一种新型的行星蜗杆传动机构,它有利于降低超环面行星蜗杆传动机构加工和装配的困难,同时对新型的行星蜗杆传动机构进行了啮合理论分析和运动学分析。

扼要分析齿轮系均载结构的合理性 ,详细探讨了设计和制造中确保均载的一些办法。

基于磁流变液的流变特性,设计了一款盘面加工有矩形凸块的盘式磁流变制动器,推导了其制动力矩计算公式,基于Matlab/simulink建立了仿真模型,不断优化矩形凸块的尺寸参数。仿真结果表明,当加工有12个宽度为2 mm、深度为1.5 mm的矩形凸块时,产生的制动力矩达到626 N·m,比未加工凸块时的制动力矩提高了31.5%,表明设计的磁流变制动器可以有效地提高制动力矩。

针对单一的磁流变传动传递转矩较小的缺点,提出了一种电热形状记忆合金与磁流变联合传动方法,可以提高传动装置传递的转矩。基于形状记忆合金的热效应特性,建立了电热形状记忆合金弹簧挤压力与温度的关系;利用Maxwell软件,对磁场进行有限元分析,得到了不同电流下圆盘工作间隙中的磁场强度沿半径的分布情况;基于磁流变液的磁流变特性,建立了磁流变传递的转矩与磁场强度、半径等参数的关系;基于形状记忆合金弹簧的挤压特性,建立了摩擦转矩与挤压力、半径等参数的关系式。研究结果表明,电热形状记忆合金弹簧的挤压力产生的摩擦转矩随温度的升高而增大;磁场强度沿半径的增大而增强;电热形状记忆合金与磁流变联合传递的转矩比单一磁流变传递的转矩提升了53.8%。

针对均匀间隙磁流变制动器制动力矩较低、制动效率低的问题,根据磁流变液挤压增强效应原理,设计了偏心式磁流变制动器,建立了偏心式磁流变制动器制动力矩模型;分析了工作间隙、偏心率及偏心距对制动力矩的影响规律,基于Sobol法对制动器结构尺寸参数进行全局灵敏度分析,以偏心制动器制动力矩为目标进行了结构尺寸优化。结果表明,偏心率对制动力矩影响最大,且偏心制动器制动力矩随偏心率增大而增大;偏心率从ε=0.1到ε=0.2变化时,制动力矩从38.3 N·m提升到51.9 N·m;偏心距对制动力矩影响较弱,且制动力矩随偏心距的增大而减小,在偏心距e大于1后,影响效果不明显;优化后的偏心制动器制动力矩达到86.3 N·m,较优化前提高了约35.27%;在磁流变液达到磁饱和时,偏心结构对制动器制动力矩提升约7.57%。

针对磁流变液在高温下传动性能下降等缺点,提出一种形状记忆合金与磁流变液交替的传动方法。基于形状记忆合金的热力学效应,推导了弹簧挤压力与温度的关系式,并通过实验验证了方程的正确性;对传动装置的磁场进行有限元分析,得出了工作间隙沿径向的磁场分布;基于形状记忆合金弹簧热驱动特性,建立了摩擦转矩与挤压力、结构尺寸等参数的关系。结果表明,形状记忆合金弹簧产生的挤压力随温度升高而增加;温度低于40℃时,主要由磁流变液传递转矩,转矩可达9.14 N·m;温度在40℃~60℃之间时,磁流变液与形状记忆合金共同传递转矩,转矩可达13.24 N·m;温度高于60℃时,主要由形状记忆合金传递转矩,转矩可达9.40 N·m。随着温度升高,形状记忆合金能代替磁流变液传递转矩,装置能感知温度变化,实现交替传动。