摘要：[意义]直升机传动系统是舱内噪声的关键来源,显著影响飞行品质与乘坐舒适性.系统梳理其振动/噪声抑制技术,可为工程设计、系统集成与国产化替代提供技术依据与实践指导.对国内外直升机传动系统振动/噪声抑制技术的研究进展进行综述.[分析]阐述了被动抑振技术(包括结构优化、阻振、吸振、隔振)和主动抑振技术(涵盖作动器和有源控制算法);梳理了共轴反转双旋翼直升机、倾转旋翼直升机等具备高速飞行特性的特殊构型直升机传动系统振动抑制技术的研究现状.同时,探讨了磁性齿轮、陶瓷轴承和复合材料轴、机匣等新型传动部件的减振机制,以及电动尾桨、全电驱动等革命性电驱动技术的研究进展.最后,结合我国研究现状,提出多维度优化主动抑振技术、技术创新推动新型传动部件升级和发展新能源直升机等建议,以期提升我国直升机的国际竞争力.

摘要：[目的]航空齿轮对表面完整性要求严苛,超声振动辅助磨削(Ultrasonic Vibration-Assisted Grinding,UVAG)有助于提升齿面残余压应力与抗疲劳性能,但其热-力-微观塑性耦合机制仍需进一步阐明.为此,建立同时考虑超声振动与热-力耦合的晶体塑性有限元模型(Crystal Plasticity Finite Element Model,CPFEM),以实现齿面残余应力的正向预测,并揭示超声调控机制.[方法]构建齿面随动坐标系与磨削接触几何,推导UVAG条件下的摩擦衰减、切向磨削力与瞬态热流模型;在CPFEM中引入超声软化项与温度软化项,完成12Cr2Ni4A合金钢材料参数的标定,并建立表层/层深双尺度多晶模型;在Abaqus-UMAT框架下开展不同磨削参数与工况仿真;搭建UVAG试验平台,采用嵌入式热电偶对磨削温升进行校核,并通过X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)逐层剥除法测量齿面及层深残余应力,实现模型验证.[结果]基准工况下,模型预测的齿面残余压应力峰值约为-369 MPa,100 μm处约-50 MPa,与XRD实测的偏差≤20%;不同工况下,表面验证平均误差约为21%,模拟值与试验值变化趋势一致.相较常规磨削,UVAG条件下残余压应力峰值提升20%～30%,作用层深提高约50%.结果表明,UVAG通过抑制摩擦致热并促进多滑移协同与位错增殖,可降低平均Taylor因子、提升滑移活动度、重构跨尺度应力场;所建模型可用于航空齿轮UVAG残余应力预测与工艺参数优化.

摘要：[目的]针对航空发动机齿轮传动系统在复杂工况下易发生行波共振,进而制约高可靠性轻量化设计的问题,开展齿轮辐板结构避振优化研究.[方法]首先,构建基于Kriging插值法与贝叶斯超参数优化的齿轮模态振频代理模型,替代高成本数值分析,高效预测结构参数对固有频率的影响;其次,以辐厚比、轮缘比为设计变量,建立系统质量最小化与综合啮合刚度最大化的多目标优化数学模型;然后,将代理模型嵌入非支配排序遗传算法Ⅲ框架,施加共振转速裕度等多类约束,开展多目标迭代寻优;最后,采用优劣解距离法对Pareto前沿解集进行综合评估,筛选最佳结构方案.[结果]结果表明,所构建代理模型对齿轮前3阶节径固有频率的决定系数R2分别达到96.8%、94.7%、98.8%,预测精度满足工程设计需求;经优化设计后,传动系统中存在行波共振风险的6个齿轮在连续运转及高转速工况下的共振点均被有效规避;相较于初始设计方案,齿轮组总体质量减轻14.4%,且各齿轮接触与弯曲疲劳安全系数仍分别满足大于1.25与1.5的强度标准.研究可为航空齿轮传动结构轻量化设计提供参考.

摘要：[目的]在磨削加工螺旋线鼓形斜齿轮时,容易出现齿面扭曲现象,导致齿面精度和传动性能下降.为此,提出一种利用变导程蜗杆砂轮对螺旋线鼓形斜齿轮进行抗扭曲磨削的方法.[方法]首先,基于蜗杆砂轮和斜齿轮之间的啮合关系,计算齿面瞬时接触线,获得不同齿宽位置处的齿面倾斜偏差和齿面扭曲量;其次,根据3个测量位置处的扭曲量计算结果,建立修整滚轮和蜗杆砂轮补偿段之间的变导程修整运动模型;最后,将齿面扭曲量计算、滚轮修整运动算法与数控系统有效结合,开发变导程蜗杆砂轮修整数控程序.[结果]结果表明,扭曲补偿后,左、右齿面扭曲量分别减少了93.6%和81.4%,验证了扭曲补偿算法的有效性.

摘要：[意义]针对直升机主减速器安装与支撑所用的撑杆,结合撑杆结构的发展方向,对当前周期撑杆与智能撑杆的技术发展现状进行分析.[分析]首先,介绍了直升机主减速器安装与支撑的布局形式;其次,归纳分析了各安装与支撑布局形式的结构特点和适用范围;最后,结合典型机型案例,总结了不同安装与支撑布局形式在常规单旋翼与共轴双旋翼直升机上的应用现状.[展望]提出材料轻量化与智能算法的协同优化是未来提升支撑系统动态性能的关键路径.

摘要：[目的]15Cr14Co12Mo5Ni合金是新一代高强度、高耐温、高耐磨损的低碳高合金钢,广泛应用于航空航天、汽车变速箱等高端领域.磁粉检测在该合金构件的质量检验中具有重要作用,但短棒状磁痕的出现常常干扰检测结果.探讨短棒状磁痕的产生机制,分析其与合金内部微观组织结构、碳化物分布及锻造工艺之间的关系,可为优化锻造工艺、控制晶粒尺寸、抑制位错滑移带过度发育及降低磁痕干扰提供依据.[方法]选取该合金齿轮轴孔磁痕显示处与非显示处的样品,结合磁粉检测、扫描电子显微镜观察、金相分析及能谱分析手段,从宏观和微观层面对比研究磁痕的形态特征、碳化物成分及晶粒结构差异.[结果]通过宏观与微观分析发现,短棒状磁痕的形成与Cr-Mo系碳化物在合金内的成串聚集密切相关.这些碳化物通过影响局部磁导率形成磁漏场,从而导致磁粉聚集.进一步的研究揭示了短棒状磁痕的组织演化链,可表示为"粗晶→位错滑移带→Cr/Mo富集→沿界面定向析出→碳化物成带→磁导率梯度→短棒状磁痕".

摘要：[目的]针对共轴直升机封闭差动行星轮系由于部件众多且故障概率不一导致的可靠性评估难题,识别系统薄弱部件及潜在故障模式,为采取针对性改进措施、延长系统使用寿命提供依据.[方法]首先,提出一种融合模糊集理论与逼近理想解排序(Technique for Order Preference by Similar-ity to Ideal Solution,TOPSIS)法的综合风险评估模型;其次,采用梯形模糊数构建了模糊评估矩阵,并结合层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)与熵权法确定了各评价指标的综合权重;最后,通过制定专家评分表并应用评估模型计算了各部件的排序指标,实现了对薄弱环节的定量化识别.[结果]结果表明,应用所提模型确定的最易发生故障的齿轮部件为差动级太阳轮,其主要故障模式表现为齿面磨损和齿根裂纹.评估结果为该轮系的结构优化与材料替换提供了明确的技术导向.

摘要：[目的]面向航空装备直齿圆柱齿轮优质、高效的制造需求,针对利用模锻、挤压等传统单自由度成形方法制造航空直齿圆柱齿轮时齿形填充困难且成形载荷过大等问题,创新性地提出航空直齿圆柱齿轮多自由度成形新思路,即通过辗压模连续局部多自由度加载提升金属流动能力,减小成形载荷,同时细化齿轮晶粒组织,形成沿齿形连续分布的金属流线,进而提升齿轮强度、延长疲劳寿命,为高强韧、长寿命航空直齿圆柱齿轮制造提供新技术路径.[方法]首先,采用有限元仿真技术探究坯料形状对齿形填充效果及成形载荷的影响规律,据此提出坯料优化设计方法;其次,揭示成形过程中齿形填充规律、等效应变分布与演变规律以及金属流线演变规律;最后,依据有限元仿真结果开展航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形工艺试验,并对试验样件进行晶粒尺寸和金属流线检测,验证上述有限元仿真模型和仿真结果的有效性.[结果]结果表明,采用圆台形坯料可有效提升齿形填充效果,并降低成形载荷,最终获得了齿形填充饱满的航空直齿圆柱齿轮样件;同时,多自由度成形方法能够向齿形区域引入剧烈塑性变形,不仅可有效细化齿轮晶粒,还能形成沿齿形连续分布的金属流线.因此,多自由度近净成形技术可以实现航空直齿圆柱齿轮的高性能制造.

摘要：[目的]喷丸强化可通过在齿轮表层引入残余压应力显著提升齿轮抗疲劳性能.现有喷丸数值仿真多将齿面局部简化为平面,未充分考虑齿廓曲率的影响.为揭示齿廓曲率对残余应力分布的影响机制,建立考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸仿真模型,探究齿面关键部位的残余应力分布规律.[方法]首先,基于Johnson-Cook材料本构模型,借助Abaqus软件构建喷丸强化显式动力学仿真模型,提出不同入射角度下的覆盖率计算方法,经与已有试验结果对比验证模型准确性,为后续分析提供可靠支撑;其次,推导斜齿轮齿顶圆、分度圆、公切线及过渡曲面中心处的法曲率、弹丸入射角度与速度计算方法,明确各部位齿廓特征参数;然后,开展一次喷丸仿真计算,分析齿面凹凸曲率对残余应力场的作用规律;最后,设计多组二次喷丸工艺方案,探究弹丸直径与喷丸速度对残余应力分布的调控效应.[结果]结果表明,齿面由凹面向凸面过渡过程中,表面残余压应力与最大残余压应力均呈递减趋势;过渡曲面中心处的表面残余压应力、最大残余压应力及残余应力层深度均为全齿面最大值;二次喷丸可有效提升最大残余压应力,增大二次喷丸弹丸入射速度为核心强化手段,可为斜齿轮喷丸工艺优化提供参考.

摘要：[目的]齿轮时变啮合刚度变化受初始参数、装配误差、重合度、磨损及热力耦合效应等多因素耦合影响.针对现有数值计算方法多样性导致的适用性边界模糊问题,基于齿轮啮合刚度基本计算原理,系统阐述并对比了几种典型的数值计算方法.[方法]首先,以圆柱直齿轮副为研究对象,建立参数化模型;其次,基于参数化模型,构建有限元模型;再次,采用模块化面向对象的编程思路,对选取的典型数值计算方法(ISO 6336-1:2019标准、石川法、Weber法、势能法)进行程序实现;最后,求解有限元模型并对各方法进行数值计算,进而从时变啮合刚度变化规律、单齿刚度、柔度成分、平均啮合刚度、平均单齿刚度等角度,展开综合对比分析.[结果]研究表明,ISO 6336-1:2019标准的工程适用性强,但无法构建时变模型;解析法与有限元法具有相通的力学原理,但受模型简化与理论差异影响,二者相对误差可达14%;解析法所得齿轮柔度自齿根至齿顶呈非线性递增,与啮合变形规律一致,佐证了其建模合理性,但针对复杂齿轮或特殊工况需修正模型以提升适应性;势能法在综合考虑基体变形耦合效应的前提下,能以接近有限元法的精度(误差约1%)显著提升计算效率.该研究揭示了不同方法的差异与共性,可为算法的选择及高精度、高效率的齿轮刚度计算模型开发提供参考.

摘要：[目的]为解决弧齿锥齿轮齿面粗糙度参数优化与预测精度不足的问题,进而克服传统方法难以有效处理复杂的非线性关系和多变量影响的局限,采用机器学习模型对弧齿锥齿轮齿面粗糙度进行预测.[方法]首先,基于弧齿锥齿轮磨削试验数据集,分别利用机器学习方法中的决策树(Deci-sion Tree,DT)、支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)和人工神经网络(Artificial Neural Net-work,ANN)模型构建弧齿锥齿轮凸面和凹面的粗糙度预测模型,对比3种机器学习模型的预测结果;其次,采用多元线性回归方法推导考虑弧齿锥齿轮加工参数的齿面粗糙度预测计算式;最后,通过夏普利加性解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)分析各输入特征对预测的齿面粗糙度的贡献,为机器学习服务于高性能齿轮制造提供参考.[结果]结果表明,DT模型、SVR模型分别表现出欠拟合和过拟合状态,预测效果不佳;ANN模型可以完美地拟合数据,并精确预测齿面粗糙度,但计算速度相对较慢,其预测弧齿锥齿轮凸面和凹面粗糙度的平均相对误差分别为3.5%和6.09%.各输入加工参数对所预测的齿面粗糙度的影响程度由大到小依次为磨削速度、磨削深度、展成速度.

摘要：[意义]针对直升机传动系统面齿轮传动对润滑性能的严苛要求及现有研究中齿面接触-润滑耦合特性分析体系待完善、工程化应用技术路径不明确的问题,系统梳理面齿轮润滑技术研究进展,明确核心技术方向与发展趋势.[分析]首先,梳理面向直升机传动场景的面齿轮润滑技术研究脉络,明确该领域核心研究边界;其次,拆解面齿轮齿面接触特性分析核心技术,为润滑特性分析提供关键输入参数;然后,总结面齿轮齿面润滑特性分析方法与研究成果,厘清润滑性能关键影响因素;最后,结合直升机传动工程需求,展望该领域未来重点发展方向.

摘要：[目的]齿面擦伤、磨损、胶合等是航空弧齿锥齿轮齿面主要失效形式.目前的失效形式评估忽略了齿面完整性参数的影响,难以准确评判齿面擦伤故障表象与损伤程度之间的关联.为准确评判完整性参数和齿面损伤程度的关联规律,开展了研究.[方法]以某航空主减速器弧齿锥齿轮为研究对象,系统测量并分析了齿轮在擦伤前后齿面完整性参数——表面粗糙度、残余应力及表层晶体组织的演变规律.借助擦伤前后表面形貌偏态和不同层深晶界的核平均取向差图,定量表征齿面擦伤形貌和不同层深组织微观塑性应变状态.结合完整性参数数值变化,分析齿面实际损伤状态,提出一种基于完整性参数的齿面跑合擦伤概念与精准评判方法.[结果]对所研究的这对航空弧齿锥齿轮而言,试车运转较大的齿面接触应力与较大滑动速度导致齿面接触擦伤,擦伤后的齿面完整性参数具有粗糙度降低、表面偏态接近0、残余应力增加、晶粒细化的特征,定义这种擦伤为跑合擦伤,可以继续使用,而不应将其认为失效.研究为齿轮齿面擦伤的分类与评价提供了新的认识,为航空齿轮擦伤排故提供了参考.

摘要：机器人灵巧手可以模仿人类动作,完成复杂场景下的多种任务.机器人灵巧手的研究是开发智能人形机器人的关键技术之一.以机器人灵巧手的研究历程为核心,阐述了多指灵巧手的研究现状,分析了灵巧手的演化过程和研究进展.从自由度数目、驱动方式、机械传动方式和传感技术等方面探讨了灵巧手分类和特征,展望了灵巧手未来的发展趋势.

摘要：为解决传统概率路线图法(Probabilistic Roadmap Method,PRM)效率低、路线冗余、路径平滑度不够等问题,针对机械臂避障路径规划提出了一种改进PRM.使用Sobol序列采样方法提高概率路线图的连通性,提升方法成功率;采用冗余节点剪枝与基于二分法插值的渐进路线修剪方法,使路径更加趋近最优解;最后,使用五次多项式插值方法对路径进行了平滑处理,使机械臂运动更加稳定平滑.仿真结果表明,改进的PRM提高了路径规划成功率,优化了路径,缩短了节点数与路径长度,且机械臂受力更加均匀平滑,证明该方法能有效合理地实现机械臂避障及路径规划.

摘要：齿轮传动装置是很多机械装备的关键核心部件,其健康状态事关工业生产的各个方面.因此,齿轮传动装置的健康状态监测与故障诊断有着十分重要的意义.对基于声音信号故障诊断的技术优势和可行性进行深入分析,总结了基于声音信号故障诊断的流程和方法;归纳了声音信号降噪、特征提取以及机器学习应用方法的原理、优缺点和应用效果;最后,指出基于声音信号的故障诊断在旋转机械领域的研究焦点和难点,并对未来的研究方向做出展望.

摘要：针对移动机械臂在室内环境下规划时间长、取放运动可操作性差等问题,提出了改进常规A*算法,以机械臂可操作度值作为评价标准,确定最佳停靠位置并进行系统运动规划的方法.首先,在常规A*算法的基础上,将8个搜索方向简化为5个,以提高搜索效率;同时,设计了一种新的启发式搜索函数,将Floyd算法引入到A*算法中,增加路径的平滑度.仿真结果显示,改进后的A*算法相比常规A*算法运行时间缩短59.1%,路径长度减少3.5%,搜索节点数减少41.6%.其次,根据机械臂的可达工作空间与雅可比矩阵,评估移动机械臂在待取放目标物体附近不同位置下的可操作度值,优化停靠位置,从而提高取放运动的可操作性.最后,采用由DIY机械臂和Turtlebot2移动机器人组成的移动机械臂系统,在室内环境中完成了运动规划综合实验,验证了所提方法的有效性和可靠性.

摘要：[目的]基于轮式移动机构平面运动学求解的基本假设,研究轮式移动机器人的平面运动学问题.[方法]首先,分析了在平面固定曲线上做纯滚动刚体的运动学求解方法,得出刚体纯滚动过程中与曲线接触点的弧坐标变化率的表达式;结合车轮在地面上纯滚动的情况,准确地求出车轮与地面接触点坐标与时间的函数关系,作为表示车轮与地形曲线相互作用的驱动函数.其次,用法向轮径偏移法推导轮心与接触点的坐标关系,使轮心轨迹方程得以确定.再次,以移动机器人6轮导杆联动式悬架为例,将导杆联动式悬架分成后轮腿和摇臂前轮腿两部分求解,列出机构约束方程;结合驱动函数与轮心轨迹方程,用Matlab非线性方程组求解算法在积分定义递推循环中对移动机器人运动学方程进行求解,完成参数的后处理.最后,用Adams软件对理论模型进行了仿真校验.[结果]结果表明,以驱动轮驱动函数、机构约束方程及轮心轨迹方程组成的轮式移动机器人平面运动学模型建模及求解过程准确,能够获取机器人各构件的运动信息.

摘要：[目的]深度学习方法在滚动轴承故障诊断领域的应用十分有效,但传统神经网络由于采用单一尺度的卷积核而无法多尺度提取特征,且并未考虑到不同特征在故障诊断中的重要程度,滚动轴承信号在噪声干扰下的故障特征提取较为困难.为此,提出了一种基于参数优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)降噪,并用以注意力机制改进的GoogLeNet网络进行诊断的滚动轴承故障诊断方法.[方法]以局部极小包络熵为适应度函数,采用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对VMD参数组合[K,α]进行寻优;利用优化后的VMD算法分解轴承振动信号,得到若干模态分量,根据包络熵和峭度筛选故障特征丰富的模态分量,进行信号重构;以重构信号构建特征矩阵并输入经改进的GoogLeNet网络中完成诊断.[结果]试验结果表明,在不同噪声背景下,该方法诊断准确率为95.5%～99.8%,比其他方法噪声鲁棒性更好.

摘要：以某款轻卡3.5 t平行轴式电驱动桥为研究对象,对其进行噪声、振动与声振粗糙度(Noise,Vibration,Harshness,NVH)试验测试,发现在全负荷升速工况下电驱动桥出现明显啸叫,主观感受评价明显.为了找出引起啸叫的主要原因并进行优化提升,采用了试验与仿真相结合的方式.通过试验结果分析出引起啸叫的主要原因是电驱动桥第一级齿轮啮合激励引起的,其次基于Romax Designer软件建立电驱动桥刚柔耦合多体动力学仿真分析模型,通过对减速器齿轮传递误差和齿面载荷分布的计算,得出壳体的振动响应等.利用遗传算法对减速器齿轮进行微观修形,以此来减小齿轮的传递误差波动量,从而减小齿轮啮合对电驱动桥产生的激励,进一步提升电驱动桥的NVH性能,旨在为该领域的技术研究提供参考借鉴.