摘要：[意义]故障诊断技术是保证风电机组运行效率并降低运维成本的关键.风电传动链作为风电机组的重要组成部分,了解其基本动力学模型对故障诊断具有重大意义.[分析]通过文献综述,详细介绍了风电传动链关键部件——主轴承、齿轮箱、发电机轴承的故障诊断方法.随着工况更加复杂、运行条件更加恶劣,传统的故障诊断方法受到限制.因此,复杂工况下风电传动链的故障诊断变得更为重要.结合近5年复杂工况下风电传动链故障诊断的发展,详细概述了当前复杂工况下大型风电传动链的故障诊断方法,同时探讨了风电传动链故障诊断技术未来的主要研究发展方向.

摘要：[目的]为提高油气管道清洁机器人的管内(变径、过弯)通过能力,提出了一种多节式自适应轮式管道清洁机器人.[方法]该机器人采用两段式结构设计,以减小机器人的转弯半径;通过直线导轨和伸缩式轮组结合形成的伸缩式行走机构设计,实现在一定范围内对不同管径的自适应运动.为确保清洁机器人在管道内运行的稳定性,利用Adams软件对管道清洁机器人的运动过程进行模拟,并对其运动参数进行分析,得到了机器人在通过弯管和变径管道时的速度和轮转矩的变化规律.[结果]机器人在驶进90°弯管时,速度会短暂地激增至1 146.9 mm/s,驶出时,则会迅速下降到220 mm/s;在连续变径管道中,机器人速度保持在520 mm/s左右,驱动电动机转矩随着管径减小而增加至42.5 N·m.仿真数据表明了理论分析的准确性和结构设计的合理性.通过试验测试,所得规律与仿真结果规律一致,进一步验证了管道清洁机器人设计的合理性.

摘要：[目的]随着操作任务复杂化,双冗余机器人较6自由度机械臂操作更具灵活性和适应性.针对双冗余机器人控制系统之间信息交互以及协调运动中安全问题,以双套控制系统的冗余机器人为研究对象,提出了双冗余机器人基于位置的交替主从控制策略.[方法]以主臂为"Leader"、从臂为"Follower",建立了双冗余机器人系统主从控制的位置约束关系,结合关节点位追踪功能捕捉运动中的实时位姿参数,实现了双冗余机器人系统在闭链运动路径上各关节点位基于时间插补的映射.[结果]试验结果表明,任意姿态下的双冗余机器人系统中各关节实时追踪点位参数与实际关节点位参数的最大误差为0.465 mm,实现了虚实交互的轨迹映射,为碰撞检测算法在实际双冗余机器人系统中的应用提供了准确的位置数据.

摘要：针对摩托车外驱动滚子链传动过程中振动剧烈、噪声大的问题,研发了一种新型密封圈套筒齿形链(振明链).阐释了该齿形链的结构创新点、数学建模过程与啮合原理;建立了新型密封圈套筒齿形链和滚子链的RecurDyn动力学仿真模型,得到了两者在啮合过程中多边形效应引起的运行波动曲线;并通过变速变载耐磨试验、噪声试验和道路行驶试验进行了验证.结果表明,在相同工况下,该新型密封圈套筒齿形链较滚子链噪声低、链条磨损伸长率低,完全适用于摩托车外驱动系统的运行工况.该新型密封圈套筒齿形链的创新设计方案是科学的、切实可行的.

摘要：递纸机构的动力学特性对印刷机的印刷速度、套准精度以及印品质量具有重要影响.递纸机构大多由凸轮机构和连杆机构串联而成,不可避免地存在铰链间隙;铰链间隙的存在将降低机构稳定性、工作效率,缩短寿命.以凸轮连杆机构为研究对象,建立含多间隙铰链的机构动力学模型,分析了不同间隙尺寸、间隙铰链位置、间隙铰链数量对机构动态响应的影响.结果表明,上述因素均对递纸机构的传动精度和稳定性产生影响,其中,多间隙铰链之间的相互作用对机构动力学特性的影响显著.为含间隙铰链印刷机的结构优化设计提供了参考.

摘要：为提升四足机器人对复杂路面的适应性,提出一款考虑腰部特性的四足机器人.首先,基于虚拟样机技术,对四足机器人大小腿比例进行优化,获得了兼顾速度与运动稳定性的大小腿最佳比例;以此为基础,运用遗传算法的寻优特征,以空间利用率为目标函数,优化了该机器人的腰部长度;然后,基于D-H法对其进行正运动学分析;最后,利用Matlab软件对足端可达空间进行蒙特卡洛估计,获得了机器人的理想站立高度与步长区间.研究为后续对机器人的步态规划奠定了基础.

摘要：大功率装载机中,驱动桥是传动系统的关键部分,其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要.由于内部结构的复杂性,计算其功率损失面临着挑战.为计算功率损失,在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥功率损失计算评估平台,得到驱动桥中各种功率损失的分布;并通过试验对计算评估平台的准确性进行了相应验证,计算误差在12%以内.提出的建模方法和结果为新一代驱动桥产品的快速低成本开发提供了重要参考.

摘要：针对机械臂动力学参数辨识问题,提出了一种基于改进型蛇优化算法的激励轨迹优化方法.该方法在传统蛇优化算法的基础上进行创新,通过引入自适应调节算子来替代原有的固定系数,提高了蛇优化算法的全局搜索性能和收敛速度.将改进型蛇优化算法应用于机械臂动力学参数辨识过程中的激励轨迹优化设计,并采用迭代重加权最小二乘算法作为参数辨识算法,选择6自由度的协作机器人作为验证对象进行了试验验证.试验结果显示,相较于传统的激励轨迹设计算法,机械臂前3个关节的关节力矩误差均方根减少了20.96%,全部6个关节的关节力矩误差均方根减少了23.58%.研究表明,改进型蛇优化算法在激励轨迹优化设计中的应用对于提高动力学参数辨识准确性具有一定的效果.

摘要：为计算筒式实心磁力耦合器(Drum-type Solid Magnetic Coupler,DSMC)的电磁转矩,研究其传动特性,以一台4对极DSMC为研究对象,建立了引入感应电流的等效磁路模型,结合安培环路定律并考虑三维端部效应,推导出耦合器的电磁转矩计算式;运用有限元仿真软件,得到耦合器的磁场分布和感应电流分布及不同输入转速下的机械特性曲线;通过轴向移动导体转子,改变两个转子的相对位置,得到不同啮合长度对电磁转矩的影响规律.最后,搭建试验平台对电磁转矩的理论计算及有限元仿真结果进行试验验证,所得试验结果与分析结果基本一致.该模型为DSMC的设计与优化提供了指导.

摘要：为了实现下肢外骨骼的精确控制,对外骨骼在不同负重下上斜坡过程中各关节力矩进行了分析.基于西南交通大学第三代人机携行助力外骨骼机器人,运用拉格朗日方法建立了外骨骼动力学模型,得到各关节力矩计算表达式;通过三维动作捕获系统得到下肢运动数据,利用Matlab软件计算出关节所需的驱动力矩,得出在上斜坡过程中的力矩变化规律;在SolidWorks软件中建立外骨骼三维模型,将其导入Adams软件中进行动力学仿真,并与理论计算结果进行对比,验证了仿真结果的可靠性.研究结果能够提升在外骨骼上斜坡过程中控制结果的准确性以及人体穿戴外骨骼的舒适性.

摘要：摆线轮减速器转臂轴承的承载性能和磨损状况与减速器的回转精度和寿命有密切关系.针对某150BX型摆线轮减速器轴承孔实际磨损状况,首先,建立转臂轴承的承载模型,明确了最大载荷及其方向的变化规律;然后,建立含制造误差的摆线轮和曲柄轴的运动模型,分析制造误差对转臂轴承运动过程中的干涉情况,获得了转臂轴承上最大干涉位置和误差选配方法.研究为摆线轮减速器转臂轴承的磨损计算和关键零部件的误差选配提供了依据.

摘要：[目的]针对现有2自由度并联机构构型创新不足、运动学性能分析不完善等问题,进行了新型单回路平移并联机构拓扑综合与运动学性能研究,为杆式模块化机器人提供基础运动单元设计理论.[方法]首先,根据基于方位特征(Position and Orientation Characterization,POC)的并联机构拓扑设计方法,提出了4个由2个移动副和5个转动副组成的单回路平移空间并联机构,对其进行拓扑分析;其次,分别推导出4个平移并联机构的符号化位置正反解,以及发生奇异的条件及其奇异位置,并分别进行了数值算例验证;最后,运用差分进化算法,以最大工作空间为优化目标,分别对4个机构进行尺度优化并求得其最大工作空间.[结果]这种单回路平移空间并联机构可用于设计杆式模块化机器人的单元,研究为基于这种单元的杆式模块化机器人的构型设计与分析奠定了基础.

摘要：[目的]磁场调制型磁齿轮以其同轴式结构大幅度提升了传动能力,使其可以与机械齿轮相媲美.但狭长气隙的同轴式结构使其面临散热难题,高温容易导致永磁体性能下降,甚至退磁,传动失效.基于此,提出了基于脉动热管相变冷却和强制风冷的组合高效热管理技术.[方法]基于流固耦合仿真,描述了脉动热管由启动至动态平衡循环的工作过程,研究了充液率等参数对等效热导率的影响规律,分析了不同散热方式时磁齿轮的温度场分布情况.[结果]有限元分析和试验结果表明,单独脉动热管和强制风冷在磁齿轮散热方面均存在一定的局限性,热管与强制风冷的组合冷却方式具有高效的散热效果,可以为高功率密度磁齿轮的实现提供技术支持.

摘要：[目的]针对目前用于移动机器人全局路径规划的算法存在拐点多、耗时长、不适用于复杂环境等问题,对传统的A*算法进行改进,并在复杂环境下对改进的A*算法进行了仿真研究和试验验证.[方法]首先,将传统A*算法的8邻域搜索扩展为12邻域搜索;其次,基于对环境的启发式信息处理得到的碰撞模型,将搜索到的路径分为4类代价路径,取最小代价路径作为移动机器人的最佳路径;最后,采用三次样条插值法对规划得到的最佳路径进行平滑处理.[结果]试验结果表明,改进的A*算法相比于传统A*算法,在简单、一般、复杂环境中的搜索速度分别提升32.68%、33.40%、20.17%,路径严重偏折数分别减少35.71%、43.67%、47.58%;并且得到的路径具有节点少、路程短、路径更平滑的优点.

摘要：[目的]为了解拓扑结构相似的支链对并联机构解耦性与派生运动的影响,设计了拓扑结构相似的并联机构,分析了其拓扑特性及位置方程.[方法]首先,基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计方法,构造了4个由相似支链组成的新型单回路空间两自由度三平移并联机构,给出其设计过程,并计算了自由度;其次,建立这4个机构的运动学模型,导出了这些机构位置正解的一元八次方程(封闭解)并使用数值方法求得数值解;再次,通过解析法给出其符号式反解,并进行了验证;最后,分析得到了动平台独立输出运动量与派生运动量之间的内在联系.[结果]结果表明,这些单回路两自由度三平移并联机构均运动解耦且含派生运动,可用作轻量物料的三维振动筛分主机构.研究结果为机构的尺度优化、工作空间及动力学分析奠定了基础.

摘要：[目的]为分析配备液压机械无级变速器(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission,HMCVT)的中小型拖拉机在动力换段过程中的换段品质,在一种特性参数连续可变的HMCVT的基础上,将传统齿轮行星排传动结构变为牵引式行星排传动结构,提出一种多段式HMCVT系统.[方法]考虑换段时间、液压系统排量比对换段品质的影响,加入牵引式行星排特性参数连续可变的这一变量,对多段式HMCVT系统进行AMESim建模仿真分析;在仿真中设定换段时间t0=0.8 s时,对换段品质中的速度降、冲击度、滑摩功3个评价指标在特性参数k在1.5～2内进行多参数调节分析.[结果]在所设计的三段式HMCVT系统L、H换段中,改变特性参数k的取值,可使滑摩功最大降低25.6%或冲击度最大降低20.84%;S、L换段中,改变特性参数k的取值,可使滑摩功最大降低6.68%,但改变特性参数k对冲击度的影响在1%以内变化;总体速度降会随着特性参数k的增大而增大.研究结果可为进一步改善换段品质提供参考.

摘要：[目的]高重合度(High Contact Ratio,HCR)齿轮副基本上不靠增加齿轮装置质量,即可实现承载能力提升,传动更加平稳.因此,提出采用HCR齿轮代替传动系统中普通齿轮的方法,以达到提高齿轮系统承载能力、降低系统振动的目的.[方法]基于势能法,建立了HCR齿轮时变啮合刚度计算模型,对比了HCR齿轮与普通重合度齿轮的时变啮合刚度及刚度波动;建立了包括轴段、HCR直齿圆柱齿轮副、轴承等在内的系统动力学模型,对比了不同转速条件下HCR齿轮系统与普通重合度齿轮系统的动态特性.[结果]结果表明,与普通重合度齿轮系统相比,HCR齿轮综合啮合刚度大幅度提升,刚度波动显著下降;在不同转速条件下,HCR齿轮系统的动态啮合力与振动加速度的有效值和峰峰值均有大幅度下降.

摘要：[目的]为解决电驱动桥桥壳的轻量化问题,提出一种基于近似模型和组合优化算法的轻量化设计方法,并引入6σ可靠性优化理论,以提升桥壳的稳定性.[方法]首先,通过灵敏度分析,选取对桥壳性能影响较大的结构参数作为设计变量;其次,根据试验设计数据构建了桥壳的径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络近似模型,运用第二代非支配排序遗传算法(Non-dominat-ed Sorting Genetic Algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)和非线性序列二次规划(Non-Linear Programming by Qua-dratic Lagrangian,NLPQL)算法相结合的组合算法进行了确定性多目标优化;最后,考虑不确定性因素对桥壳性能的影响,引入6σ可靠性分析理论,基于RBF神经网络近似模型进行了桥壳的可靠性优化设计.[结果]结果表明,优化设计后,在桥壳性能变化不大的情况下,质量减轻6.9%;同时,桥壳各性能的可靠性提高,各参数均达到6σ水平.

摘要：[目的]针对传统快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法在多自由度机械臂路径规划中搜索无引导、路径质量差等问题,提出一种基于无碰撞通道的启发式RRT算法.[方法]通过基于球面的波前扩展算法(Wavefront算法)获取工作空间无碰撞通道,设置路径靶向点,利用环境信息启发树的生长而非传统的盲目搜索;改进随机点采样函数,分别采用路径靶向点在关节空间中对应关节角度的多维高斯分布模型和高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)作为启发项,引导机械臂末端执行器在无碰撞通道内定向快速稳定扩展.[结果]仿真分析结果表明,与传统RRT算法相比,启发式RRT算法缩短了路径搜索时间,减少了迭代次数,路径长度缩短了39.32%.

摘要：[目的]为提高小模数齿轮的精度,以420不锈钢粉末为原料,采用金属粉末注射成形(Metal powder Injection Molding,MIM)工艺,在1 330～1 360℃的烧结温度下制备小模数齿轮;以微观形貌最佳的注射坯为前提条件,研究烧结温度对小模数齿轮精度的影响.[方法]采用MLA650F场发射扫描电子显微镜观察齿轮注射坯的微观形貌,分别采用JE 20齿轮测量中心、Image J软件、洛氏硬度计测量了烧结后齿轮的精度、孔隙率、硬度.[结果]结果表明,在110 MPa注射压力下,当烧结温度从1 330℃升高至1 350℃时,齿轮表面的孔隙率降低48.28%,密度提升5%,硬度提升8.22%,收缩率持续增大,精度逐渐提高;当温度超过1 350℃后,孔隙率降低20%,密度降低0.26%,硬度降低0.51%,收缩率缓慢提高,齿轮精度逐渐下降;烧结温度为1 350℃时,齿轮的综合性能最佳,孔隙率为1.5%,密度为7.56 g/cm3,硬度为39.5 HRC,收缩率为14.1%,精度等级最高,达到了标准GB/T 2363-1990的7级精度.