服务机器人、安防侦察车等设备移动范围大、作业空间复杂,易受撞击、堵转或外力冲击等导致过载,从而造成驱动系统齿轮折断和支撑轴弯曲,极大地限制了微小型伺服驱动系统的应用。针对该问题,提出了一种微小型减速器离合保护结构;结合有限元思想,准确地设计了离合弹簧及其保护阈值,并通过离合性能试验进行了验证。结果表明,设计的微小型减速器在过载情况下可以准确地实现离合功能;且实测的离合保护阈值与设计期望值较为吻合,可以限制齿轮承载的最大阈值,使微小型减速器的齿轮工作于设计负载范围内,提高了微小型减速器的工作可靠性。

接触轨迹和传动误差是评价弧齿锥齿轮啮合性能的关键指标,而安装错位会使接触轨迹发生偏移,改变传动误差的对称性和波动幅值。为此,基于安装调整提出了一种弧齿锥齿轮接触轨迹和传动误差的优化方法。通过约束装配条件与初始点传动比,建立方程组,求解理论安装调整值;进而引入齿轮副安装错位,建立含安装错位的TCA算法;以安装错位为设计变量,预设接触轨迹和传动误差的特征参数,建立目标函数,并通过非线性优化算法进行求解。结果显示,优化后接触轨迹向齿面小端移动,加载后接触区会向齿面中部扩展,改善了承载接触性能;传动误差曲线下垂偏差量和波动幅值减小,有利于避免边缘接触和改善动态性能。

考虑试件喷丸前粗糙度的影响,提出了粗糙表面喷丸的有限元与离散元(FEM-DEM)耦合模型。制备喷丸与未喷丸两类45#钢试件,测量了试件喷丸前后表面与亚表面的残余应力。根据测量结果验证耦合模型,研究了喷丸工艺参数对试件亚表面残余应力的影响规律。结果表明,提高表面覆盖率和喷丸强度,均可增大残余压应力峰值,其中,喷丸强度的影响更为显著;相同表面覆盖率和喷丸强度下,小直径弹丸可增大残余压应力峰值,大直径弹丸则有利于增大残余压应力层厚;若喷丸前试件粗糙度过大,可通过提高表面覆盖率来增强喷丸强化效果。研究为粗糙表面喷丸强化工艺优化提供了一定的理论依据。

以超高速卷接机组纸宽调节机构为对象,研究超薄纸带的调偏机理及刚柔耦合分析方法。采用空间展平投影法,探究纸带偏移量与斜置辊间距、倾斜垫片角度的关联规律。构建超薄纸带的运动学与动力学模型,测量出纸带的关键力学性能参数弹性模量。通过将纸带离散成柔性体单元和把辊轮离散为刚体单元,建立纸宽调节机构的刚柔耦合计算模型。结果表明,计算和试验得到的输出端纸带横向偏移量较为一致。研究结果为超薄纸带调偏参数优化与高速平稳送纸提供了理论依据。

从理论和实验2个方面,对复杂润滑状态下齿面摩擦因数的计算方法作了深入的系统研究。基于弹流润滑理论,综合研究了啮合周期内交变出现的完全弹流、混合润滑和边界润滑状态下齿面摩擦因数计算方法及其应用条件等。从齿面摩擦特性试验角度,对基于啮合点曲率半径等效原理的模拟试件和基于功率损失同摩擦功耗等效原理的试验齿轮的摩擦因数计算方法从实验原理、实验条件及结论进行了比较分析。指出了齿面摩擦因数动测实验的优越性;并补充了线外啮合冲击摩擦模型及其摩擦因数的计算方法。含系统误差与综合变形齿轮副在复杂润滑状态下的齿面摩擦因数的计算方法体系的完整构建,对全面地认识齿面摩擦规律,对齿轮失效、减摩降噪等研究具有积极的意义。

齿轮强度标准在行业中贯标率较低,使得基于不同标准得到的齿轮产品设计结果缺乏通用性.以应用较广的ISO10300-2014和ANSI/AGMA2003-B97标准为对象,研究弧齿锥齿轮接触与弯曲强度计算标准的差别,探讨两种标准中各设计量与修正系数的定义方法、取值及对轮齿强度的影响.设计多组算例比较两种标准下齿形与工作参数对接触和弯曲强度的作用,并通过有限元接触分析对其进行验证.结果表明,由于参数的定义和取值不同,两种标准计算的接触与弯曲强度差别较大.有限元接触分析与两种标准的计算值比较显示,综合考虑材料的疲劳强度极限与齿轮结构强度,结合接触和弯曲强度的安全系数来评估弧齿锥齿轮的承载能力更为合理.

齿轮是航空航天器、大型舰船、先进轨道车辆、电动汽车、智能机器人、髙效能源机械等重大装备传动系的 核心元件,齿面磨损则是其最常见的失效形式. 有必要从理论与试验两方面,研究齿面磨损量的确定方法及其抑制 技术. 基于黏着磨损、疲劳磨损和能量磨损理论及材料磨损率,对不同的齿面磨损模型及其计算方法进行分析. 按 等效试件、比例试件和实际试件分3 类试验方法,分述其在齿轮磨损研究中的应用;并对磨损量的常用测量技术, 即称重法、表面轮廓法、铁谱与光谱分析法进行探讨. 研究结果显示,齿轮磨损量的预测需要根据摩擦配副材料-结构特性、使役条件及其对应的失效形式选用合适的磨损模型和测算方法,将理论分析、数值计算与测试技术密切 结合. 在改进传统的硬齿面和润滑技术的同时,固体润滑薄膜材料、耐磨减摩涂层和齿面复合强化...

为了改进某型超高速包装机推手机构的动态性能，对该机构进行动平衡优化。基于多刚体动力学理论，建立该推手机构的动力学模型，分析出主要产生惯性载荷的零部件。建立该部件的数学模型，推导出摆动力和摆动力矩方程。基于微型多目标遗传算法(MMOGA)，综合考虑摆动力和摆动力矩的均方根值，以杆件的质量、质心位置等为变量，对该部件进行动平衡优化。根据变量的较优值，重新设计长臂推手的结构。优化后推手机构的摆动力与摆动力矩分别减小了23.6%和29.5%，且长臂推手的固有频率远离了260 Hz(激振频率)。上述结果表明，经过优化，该型包装机推手机构的动力学性能得到了较明显的改善，避免了长臂推手的共振现象。