摘要：电动汽车NVH噪声性能极大影响驾乘的舒适性,NVH性能已经成为验证其产品质量的关键指标,加强对噪声测试技术的研究,可以极大程度地推动减速器的高质量发展.针对噪声测试台架的噪声数据采集环境干扰大且难以消除的问题,提出一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)与快速独立成分分析(Fast Independent Component Analysis,FastICA)的噪声信号分解及基于信号互相关分析的背景噪声成分识别与降噪方法.首先,采用VMD算法将减速器混合信号分解为多个模态分量;其次,将获得的模态分量通过FastICA算法进行进一步分离解混,获得多维独立分量;最后,利用信号的互相关性分析对多维独立分量进行识别与滤除降噪,完成减速器噪声测试的背景噪声的分离.结果表明,提出的VMD-FastICA能正确分离出混合信号中的背景噪声信号,有效进行噪声分离;通过减速器噪声测试台架9 000 r/min转速工况的运转试验对比,分解滤除背景噪声后声压级平均降低了3.09 dB(A),平均误差为0.32 dB(A).研究进一步优化了新能源汽车减速器噪声性能测试方法,为提升减速器噪声测试的精度提供了技术保障.

摘要：[目的]针对踝关节康复问题,设计了一款用于踝关节康复的2-UPS/RRR并联机构.[方法]通过SolidWorks软件绘制了机构的三维模型,根据不同患者的脚踝旋转中心,设计了旋转中心可调的动平台;使用螺旋理论计算分析了机构自由度,并采用Kutzbach-Grübler公式对结果进行了验证;推导了机构位置逆解方程、正解方程,并使用Matlab与Adams仿真软件对逆解方程进行了联合仿真验证;运用极限搜索法,对并联机构的工作空间进行了求解.[结果]结果表明,该机构可以满足人体踝关节的康复训练要求.研究可为后续物理样机的制造提供参考.

摘要：[目的]振动分析是一种有效且广泛应用于旋转机械状态监测的技术.为了更好地管理齿轮传动系统中各个部件的健康状况,提出一种基于数字孪生技术的齿轮传动系统振动状态监测框架.[方法]首先,分别介绍了该技术框架中物理层、数据层、模型层、应用层各个模块的功能和逻辑关系;其次,详细阐述了齿轮传动系统的性能模型及行为模型的构建,性能模型用于模拟振动信号,行为模型用于更新数字孪生模型;最后,以一个两级定轴齿轮传动系统为例,建立了其数字孪生系统,对各项关键技术进行了理论分析与验证.[结果]该数字孪生系统实现了齿轮传动系统的在线振动监测;数字孪生模型的仿真响应与实测振动数据高度一致,验证了性能模型和行为模型的有效性.研究为齿轮箱关键部件的疲劳寿命预测及可靠性评估提供了有效的数据支撑,有助于推进数字孪生技术在旋转机械监测中的应用.

摘要：风电机组的偏航轴承和变桨轴承、航天发射塔架的回转支承轴承、起重机和挖掘机的转盘轴承等,都具有低速往复运转的特点.低速往复运转轴承的故障诊断极具挑战:低速工况下损伤接触的冲击力小,损伤冲击信号弱;减速换向冲击信号对故障冲击信号的干扰大;覆盖多个往复运转行程的长信号不具有周期性,等等.为了解决上述问题,提出一种基于调制信号双谱(Modulation Signal Bispectrum,MSB)切片总体平均的低速往复运转轴承故障诊断方法.首先,利用转速跟踪过零点对振动信号进行信号重采样处理,并依据编码器信号从重采样信号中分离出单个行程的短信号集合;然后,对每一个短信号进行MSB分析,生成MSB的载波切片谱,根据载波切片谱寻找最优载波频率及其对应的调制信号切片谱;最后,对短信号集合的MSB调制信号切片谱进行总体平均,生成切片谱总体平均特征.故障试验数据验证结果表明,MSB切片总体平均特征能够有效诊断低速往复运转轴承的故障.

摘要：针对采用传统面向快速与旋转的二进制鲁棒独立基本特征(Oriented Fast and Rotated BRIEF,ORB)算法难以实现搭载双目立体视觉的机械臂对目标的实时、精准抓取等问题,提出一种基于改进的ORB算法的机械臂识别定位及抓取方法.首先,利用改进的ORB算法对目标进行识别,根据双目立体视觉光轴平行模型对目标实施定位;随后,运用标准D-H参数法建立机械臂的数学模型并进行逆运动学求解;最后,将获得的机械臂各关节驱动角传输至系统控制端,驱使机械臂末端执行器完成对目标的抓取作业.结果表明,提出的改进的ORB算法较传统ORB算法提高了目标识别定位的速度与准确度,有效提升了机械臂实施抓取时的实时性与精确性.

摘要：为研究分扭-并车齿轮传动系统中不同级齿轮偏心误差对各支路均载性能的影响,对其不均载成因进行了分析.采用集中质量法建立含偏心误差的弯扭耦合动力学模型,利用Newmark-β法求解动力学方程,计算了各分支均载系数,对比了有无偏心误差时动态均载系数的变化;通过两组数值仿真,探究了不同级齿轮偏心误差对各支路均载系数的影响情况.结果表明,齿轮偏心误差加剧了系统各支路均载系数的幅值波动,且闭环布置的分扭-并车齿轮传动系统右支路均载系数小于左支路;各级齿轮偏心误差单独作用时,偏心误差对含误差的齿轮级所在支路均载性能影响更大;各级偏心误差共同作用时,传动系统并车级均载性能的稳定性劣于分扭级,表明动力传递过程中误差具有累积效应.研究结果为选择性减小不同级齿轮偏心误差、有效改善传动系统各支路的均载性能提供了依据.

摘要：[目的]针对矸石、木块等煤炭异物形状轮廓不规则、粒度变化范围大、体积较薄的特点,导致煤炭异物难以抓取的问题,提出了一种混合工作模式的欠驱动机械手.[方法]该机械手应用包络抓取与平行抓取分别抓取轮廓不规则物体与薄类物体;通过平行移动改变手指的抓取空间,以适应不同粒度范围内煤炭异物抓取;根据手指的运动过程,提出了不同粒度范围内煤炭异物的抓取方法;建立手指的接触力模型,得到手指抓取时的接触力变化,为该机械手抓取的稳定性研究提供依据.[结果]研究结果表明,该机械手能够满足50～300 mm粒度范围内的矸石与薄类物体的抓取.

摘要：[目的]共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统具有结构紧凑、质量轻、承载能力强等优点,在航空、船舶等领域应用广泛.虽然共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统从局部构型原理上看具有对称性,但是各分支之间仍存在载荷分配不均的问题.为此,从静力学角度对该传动系统进行分析.[方法]考虑传动轴的扭转变形、支撑变形和齿轮副的啮合变形等因素,分析了两对齿轮副间啮合相位差存在的原理,并计算出圆柱齿轮的时变啮合刚度;以此为基础,结合传动构型的受力平衡条件和变形协调条件,研究了齿轮副间的啮合相位差对传动系统静态均载特性的影响.[结果]结果表明,齿轮副间的啮合相位差越大,静态均载性能越差;并车级相位差对均载性能的影响大于分扭级;对同一级齿轮副而言,内输出轴分路的右输入分支相位差对均载系数的影响大于左输入分支,外输出轴分路的左输入分支相位差对均载系数的影响大于右输入分支.

摘要：[目的]淬火热处理作为齿轮重要强化工艺会产生较高的残余应力,进而影响齿轮啮合刚度及动态性能.在分析淬火残余应力分布规律的基础上,揭示残余应力对齿轮啮合动态特性的量化影响.[方法]基于直接热-力耦合法建立齿轮淬火仿真模型并求解淬火残余应力,结合单节点法将该残余应力作为预应力求解斜齿轮副的时变啮合刚度;并以此为基础,利用集中参数法建立斜齿轮副的10自由度动力学模型,使用龙格-库塔法进行数值求解,得到斜齿轮副的振动响应动载荷时域图和频域图.[结果]与不考虑残余应力相比,存在残余应力的单齿弯曲变形在4齿啮合区域变大、在5齿啮合区域变小,接触变形无明显变化,啮合刚度和动载荷的时域峰值变大,啮频处的动载荷频域幅值谱密度增大.

摘要：[目的]摆线针轮减速器因具有传动比大、结构紧凑等优点被广泛推广和应用,但摆线针轮副的大接触应力和低啮合刚度影响了摆线针轮减速器的传动精度和平稳性.为提高摆线针轮减速器的承载性能,提出一种摆线针轮副啮合刚度分析方法,通过计算和仿真分析探讨结构参数对啮合刚度的影响规律.[方法]对摆线针轮副进行受力分析,以摆线针轮的接触应力、啮合刚度为目标函数,以摆线针齿的重要结构参数(针齿分布圆半径、偏心距、针齿半径)为设计变量,构建接触应力和啮合刚度数学模型;通过VB.NET程序计算和仿真分析摆线针轮的结构参数对其啮合刚度、扭转刚度、啮合力和接触应力的影响.[结果]仿真结果表明,随着针齿分布圆半径和偏心距的增大、针齿半径的减小,摆线针轮的啮合刚度和扭转刚度增大.研究为摆线针轮减速器的结构设计和优化奠定了基础.

摘要：[目的]基于线弹性断裂力学理论和动力学仿真,提出了一种模拟齿根疲劳裂纹扩展和计算含齿根裂纹齿轮啮合刚度的模型,以研究直齿圆柱齿轮齿根裂纹扩展特性及其对啮合刚度的影响.[方法]首先,通过齿轮动态啮合过程的动力学仿真,确定初始裂纹位置;然后,创建考虑真实接触情况的齿根疲劳裂纹扩展模型并进行扩展路径仿真;最后,基于裂纹仿真路径,研究了不同裂纹程度对啮合刚度的影响.[结果]结果表明,齿根裂纹的断裂形式主要以张开型裂纹为主,裂纹初期主要向轮缘的方向扩展,后期裂纹朝着齿根的方向均匀扩展;单齿啮合过程中,裂纹对综合变形量和啮合刚度的影响最大;同时,当裂纹深度较小时,扩展路径对齿轮综合啮合刚度的影响较小,随着裂纹深度的增大,这种影响逐渐明显.

摘要：[目的]综合考虑漂浮式风机传动链紧凑型结构特征与内外部激励,以6.2 MW漂浮式风机传动链为研究对象,建立紧凑型传动链刚柔耦合非线性多体动力学模型.[方法]研究基础运动对漂浮式风机行星齿轮传动系统均载特性的影响,揭示部件装配误差、主轴长度与轴承位置对漂浮式风机行星齿轮传动系统均载特性的影响规律,为漂浮式风机传动链承载能力提升提供支撑.[结果]结果表明,基础运动与环境载荷的非线性耦合对行星传动系统的均载性能产生负面影响,且该影响随风速的增加而加剧.研究发现,随着各部件误差的增大,行星传动系统的均载系数单调递增.具体而言,不同部件装配误差对均载特性的影响程度从大到小依次为行星轮、太阳轮、行星架和内齿圈.此外,随着主轴长度及支撑点与轮毂间距离的增加,行星传动系统的承载能力随之提升.

摘要：[目的]针对在复杂场景下机械臂采用传统算法进行路径规划时存在规划效率低、易陷入局部最优解等问题,提出一种基于改进蜣螂算法的路径规划算法.[方法]首先,使用包围盒法对机械臂和障碍物进行建模,根据路径长度、关节运动平滑度和碰撞规避建立优化函数;其次,采用Logistic映射进行种群初始化以增强多样性,改进启发机制以加快收敛速度,引入自适应多项式变异以跳出局部最优解;然后,分别使用基本蜣螂算法、水母算法、灰狼算法、鲸鱼算法和改进蜣螂算法在Matlab软件中进行仿真对比;最后,进行实机测试.[结果]结果表明,在求解机械臂规划问题时,改进蜣螂算法不易陷入局部最优,耗时更短且寻优精度更高.实机测试结果验证了改进蜣螂算法的可靠性.

摘要：[目的]为提高钢柱与肋板的自动化焊接生产效率,设计了专用焊枪移动机构.[方法]首先,为满足焊枪的移动轨迹和速度,设计了凸轮连杆组合机构,并建立了机构的运动学模型;其次,基于NSGA-Ⅱ算法,以机构的传动性能和整体尺寸为优化目标,在限定条件下对连杆长度进行了多目标优化设计,使用熵权法从Pareto非劣解集中选取了最优连杆长度;再次,在最优杆长的二维平面中搜索最优滚子坐标,并使用Matlab编程获得凸轮廓线,验证了凸轮机构压力角满足设计要求;最后,基于优化结果,结合实际工况,对机构建模并使用Adams软件仿真获得机构工作轨迹、速度和加速度.[结果]结果表明,机构能如期满足焊接轨迹和匀速焊接的设计要求;同时,优化后的凸轮基圆半径相比优化前减小了29.79%,速度和加速度波动更小.验证了该机构的准确性和方法的可行性,为其他凸轮连杆机构的设计提供了一个可借鉴的设计方法.

摘要：[目的]机器人逆运动学求解在轨迹规划与控制中起到至关重要的作用.传统的机器人逆运动学根据运动学方程和数学理论进行求解,计算效率较低,对控制精度也会产生一定的影响.为了克服这些问题,采用一种改进的鲸鱼优化算法进行机器人逆运动学求解.[方法]改进的鲸鱼优化算法是将差分进化算法的变异和选择操作融合到鲸鱼优化算法中提出的,改进后的算法具有较好的全局搜索性能和快速收敛特性.以一款6自由度串联机器人为研究对象,运用改进的鲸鱼优化算法求其逆运动学解.[结果]结果表明,运用改进的鲸鱼优化算法进行机器人逆运动学求解,可以简化求解步骤,同时保证求解精度.

摘要：[目的]针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果.[方法]基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次喷丸强化的喷丸速度、丸粒直径等参数对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表层残余应力及表面形貌的影响规律.[结果]结果表明,二次喷丸强化与单次喷丸强化相比材料表面塑性变形更均匀;二次喷丸强化可以显著增大材料表层的残余压应力,使残余压应力最大值深度位置向表面移动,但对残余压应力层深度的影响并不显著;通过方差分析,在喷丸覆盖率为100%时,采用喷丸强度较小的加工参数进行第二次喷丸强化,对表层残余压应力均匀性的改善效果更好,表面残余压应力均匀性最大可提升28.76%.

摘要：磁力驱动设备具有静密封、过载保护、环保等优点,其应用越来越广泛.永磁体间的磁力和磁力矩是磁力驱动技术研究的核心问题.目前,有很多研究聚焦于建立3自由度或4自由度解析模型求解磁力矩,其应用都具有一定的局限性.为此,基于等效磁荷理论,建立环形磁体之间的5自由度磁力矩解析模型,分析了相对位移、偏心及角度等因素对磁力矩的影响规律.该模型能够求解两个轴向磁化的环形磁体处于任意相对位置和姿态时的磁力矩.研究方法为磁力驱动设备的研究与应用提供了借鉴.

摘要：[目的]现有智能故障诊断方法面临的挑战包括模型训练依赖于大量标签数据、故障数据获取困难且发生概率不同、对工况影响考虑不足等.为此,提出一种变工况下自适应类间和类内非平衡故障数据的齿轮箱诊断方法.[方法]首先,构建门控局部连接网络,有效降低对标签数据的依赖,直接从原始数据中挖掘数据分布本征特征;其次,设计外部注意力和内部注意力并行机制,考虑变工况下类间故障和类内故障分布差异,进一步调整提取特征权重;最后,采用焦点损失函数,更加关注少数类和困难类样本,实现高质量的非平衡诊断信息挖掘.[结果]经齿轮箱故障试验平台6组非平衡数据测试,验证了所提方法自适应识别非平衡故障数据的有效性和优越性.

摘要：[目的]针对抽油机齿轮齿条机构因啮入冲击导致的轮齿点蚀现象,探讨了齿廓修形对于减轻齿轮齿条啮入冲击的可行性.[方法]首先,基于石川法计算了啮合过程中轮齿的弹性变形量;其次,采用齿廓修形补偿轮齿弹性变形量的方法,得到了4种修形方案;最后,通过有限元仿真和试验对比,分析验证了各个修形方案的效果.[结果]结果表明,齿廓修形在一定范围内可以有效提高齿轮的疲劳寿命,减轻接触应力的波动程度.最佳修形量为理论修形量;但当修形量过小或过大时,齿轮的疲劳寿命提升甚微,甚至还会降低.

摘要：[目的]为探究弧齿锥齿轮成形法切削加工中切削速度、切削深度、进给量对齿面残余应力的影响规律,优化加工参数,根据成形法加工特点建立三维斜角切削仿真模型.[方法]采用单因素法和响应曲面法进行仿真,对各切削用量对齿面残余应力的影响进行分析,建立曲面响应预测模型求解最优切削参数组合,并进行试验验证.[结果]结果表明,轮齿已加工表面呈现为拉应力,沿层深迅速转变为压应力,然后逐渐减小为0;切削速度增大,加工表面残余拉应力增大,工件内部最大残余压应力有所减小;进给量对齿面残余应力影响最大,进给量增大,表面和硬化层内部残余应力均明显增大,应力层深增大;切削深度变化对齿面残余应力影响较小;齿面残余应力预测值与试验的相对误差值最大为6.17%,验证了仿真切削对残余应力进行预测的可行性.