基于啮合原理求出两种基本线型(直线与圆弧)和与其相互啮合时的啮合线方程。由啮合线方程通过坐标变换求出与基本线型共轭的曲线的方程表达式。然后,推导了两组共轭曲线的滑动率公式。计算了不同参数条件下两对共轭曲线的滑动率,并绘制了变化曲线图,分析了滑动率的影响因素。该研究可为不同啮合曲线的失效分析、啮合曲线参数优化、切削刀具磨损分析等提供依据。

为揭示气动网格气囊结构对驱动器弯曲性能的影响,以单气囊和双气囊模型为对象,开展了非线性有限元分析研究。研究发现矩形气囊较纵向圆柱、三角形和横向圆柱气囊具有更好的弯曲性能。在矩形气囊中,减小壁厚、增大气囊高度可以提升弯曲效果,增加气囊长度虽也可提升弯曲角度,但会降低单位长度的弯角。通过双气囊模型分析,发现气囊的变形存在耦合关系,导致每个气囊实际的弯曲效果均小于单独作用时,同时由于大位移引起的非线性,使得气囊引起实际弯曲变形还与所处位置有关系,因此在软体机器人建模中常用的常曲率模型可能存在局限性。

设计了一种结构紧凑的双腔射击式气动冲击锤,建立了该冲击锤工作过程的动力学模型,通过数值求解得到了气动冲击锤冲击速度、位移随时间的变化规律,以及气动冲击锤结构和气动参数对芯锤运动特性的影响。结果表明芯锤冲击速度随通气小孔的直径增大而增大,当直径增大到一定值后,冲击速度增大不再明显;背压腔排气孔直径的大小在一定范围内会改变芯锤速度的变化趋势,当排气孔直径较小时,芯锤速度先增后减,当排气孔直径增大到一定值后,芯锤速度始终增加;预压气腔的初始体积对芯锤的冲击速度没有影响。同时,采用有限元方法对冲击锤冲击碰撞过程进行了仿真,得到了冲击时间及冲击力的大小。研究表明,所设计的双腔射击式气动冲击锤具有结构轻、冲击力大的特点。

为了预控双重螺旋法加工齿轮副的啮合特性,研究基于圆弧刀廓的双重螺旋法加工齿轮副齿廓修形对齿面接触性能的影响。首先推导采用圆弧刀廓、双重螺旋法加工的齿面方程,基于Ease-off分析圆弧刀廓加工对齿面失配量的影响;采用有限元法进行加载接触分析,得到不同刀廓加工齿轮副的接触位置及形状、传动误差、接触压力,对比分析不同刀廓加工齿轮副啮合性能对安装误差的敏感性。研究结果表明圆弧刀廓修形可改善接触区位置和形状,避免边沿接触,减小传动误差,提高传动平稳性;显著降低工作与非工作齿面最大接触应力,以及边沿接触对安装误差的敏感性,有利于提高齿轮副承载性能和磨损寿命。

针对某对汽车传动系统中的螺旋锥齿轮副，基于双重螺旋法切齿加工原理建立了其精确的三维几何模型。采用ABAQUS软件对齿轮副进行了模态分析，得到了前30阶固有频率和振型。采用ADAMS软件对其进行了振动特性分析，得到了齿轮副在不同载荷与转速下的振动响应。仿真结果表明：齿轮副的固有频率较高，一般的激励难以达到，但当小轮转速在3800r／min左右时，啮合频率与一阶固有频率接近，仍可能发生共振，应当避免；相同转速下，载荷越大，振动加速度幅值反而越小；相同载荷下，转速越高，振动加速度振幅越大。研究为螺旋锥齿轮的优化设计提供参考依据。

研究了机床调整参数误差对双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面误差的影响规律。基于齿轮啮合原理，使用MATLAB软件建立误差齿面方程，推导出了含机床调整参数误差的齿面离散点误差解析式，获得了对应机床调整参数误差的凹、凸两齿面误差拓扑图，分析了机床调整参教误差与齿面误差的映射关系，确定了对齿面误差影响较大的调整参数。借助2阶曲面对齿面误差拓扑图的近似表达，得出机床调整参数误差对齿面误差的影响权重。基于齿面误差及两齿面误差敏感矩阵，建立了齿面误差修正模型，通过广义逆矩阵的最小二乘法解超越方程组，获得机床调整参数的修正量。最后通过实例验证了误差齿面的修正效果，结果表明修正后凹凸两面的齿面误差大幅下降。

为使斜撑式超越离合器二轴总成具有良好的动态性能,采用集中参数法建立了四自由度横-扭耦合动力学模型,并运用龙格-库塔法对此非线性系统进行了数值求解,分别研究了斜撑式超越离合器扭转刚度和扭转阻尼对齿轮动态传递误差和动载荷的影响,以及齿轮重合度对斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力及稳态接触力的影响。研究结果表明①系统在较低的激励频率范围内,齿轮动态传递误差和动载荷随离合器扭转刚度增大而减小,而在较高的激励频率范围内变化相反;②齿轮动态传递误差和动载荷随斜撑式超越离合器扭转阻尼增大而减小;③斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力、稳态接触力随齿轮重合度增大而增大。

为预控双重螺旋法加工螺旋锥齿轮的啮合性能,研究了相对位置误差对双重螺旋法加工齿轮副接触性能的影响。根据螺旋锥齿轮副啮合接触原理,通过数值计算得到齿面离散啮合点分布位置,采用有限元法对不同相对位置误差条件下的齿轮副进行齿面啮合加载接触分析,得到了在不同相对位置误差条件下齿轮副传动误差、接触区位置及形状、法向接触力。结果表明,螺旋锥齿轮的传动误差和法向接触力均对小轮安装距误差较为敏感。通过滚检实验得到了齿面接触区位置和接触压力,验证了有限元分析结果。

为预控双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮的啮合性能,研究基于Ease-off的螺旋锥齿轮齿面修形方法。用大轮理论齿面展成得到小轮共轭齿面,基于预设的对称抛物线传动误差和接触迹,将齿面划分为小端、中间接触区、大端共3个区域,并基于局部共轭原理沿啮合线方向对3个区域进行3段抛物线修形,得到目标齿面;采用Ease-off齿面接触分析方法,对得到的目标齿面啮合性能进行分析。研究结果表明传动误差的形状、幅值、接触迹线与接触印痕达到预置要求;分区修形方法为双重螺旋法加工的齿轮工作齿面、非工作齿面同步分区修形优化提供了新途径。