以弧齿锥齿轮齿面修形设计为研究对象,提出了一种基于定量失配修形的齿面设计方法。揭示了齿面修形量、修形系数与齿面结构参数间的数学关系,在完全共轭齿面的基础上引入2阶修形曲面,建立了以齿面接触性能为导向的目标齿面;建立目标齿面与理论齿面间的齿面偏差修正模型,求解了机床调整加工参数修正量。以一对弧齿锥齿轮副为例进行验证,根据齿面修形量快速计算对应的修形系数,解决了修形系数盲目选取的问题。修形后齿面接触性能得到改善,切齿实验结果与理论分析结果一致。实验验证了提出的基于定量失配修形的弧齿锥齿轮齿面设计方法的有效性,该方法同样适用于其他齿轮齿面的修形设计。

针对医用手术器械臂操作范围受限的问题,提出了一种基于4RRRR⊥对称正交并联连杆机械臂冗余驱动的3自由度手术器械臂平台。采用矢量封闭环方法推导出平台运动学方程,并根据各杆位置约束,使用数值搜索的方法分析计算了该平台的工作空间。在此基础上,运用Matlab完成了该平台的运动学正逆解数值仿真,通过正解验证逆解算例表明,误差精度可达10-8数量级;同时,运用Adams进一步对平台运动学逆解进行仿真,验证了其正确性。在实体样机上进行了实验验证,实验数据表明,基于平台运动学方程控制的平台位置误差为±1 mm、姿态误差为±1°。仿真和实验表明,基于该并联机械臂驱动的机构作为手术器械臂位置调整平台,可有效拓展手术器械臂操作空间的动态调整范围;运动学方程也为该类冗余并联机构后续的动态控制方法研究提供了重要的参考依据。

首登输电铁塔检修人员缺乏完善的临时防坠保护装置,研发输电铁塔攀爬机器人替代首登人员登塔,可以保障登塔人员的人身安全。根据实际作业环境及其功能要求,结合仿生学原理,提出了一种基于仿生蚕特征的攀爬机器人模型。对机器人进行结构设计并分析攀爬过程中吸附的稳定性,建立机器人运动学模型;对其作业空间进行了仿真分析,验证了机器人结构的合理性。试制物理样机并进行相关攀爬实验,实验结果表明,该机器人具有替代首登人员登塔的可行性。

提出一种针对电动汽车中集成电磁直线驱动装置的电磁直驱变速器DAMT(Direct-Driving Automated Mechanical Transmission),利用仿真与实验分析其换挡性能。该变速器联合了直驱技术与机械变速器的优势,利用电磁直线驱动装置直接驱动两挡一体式接合套完成换挡。以换挡力与换挡力衰减率为目标,通过退火粒子群-有限元算法对换挡执行机构参数优化;研究电磁直驱变速器换挡机理对换挡过程分阶段建模仿真;搭建DAMT样机与试验台,进行了典型工况换挡实验。实验结果表明,电磁直驱变速器在转速差220 r/min、被同步端转动惯量0.04 kgm^2工况下换挡时间为148 ms,同步时间为109 ms。实验结果验证了建模的准确性和电磁直驱变速器的可行性。

法兰突缘叉是汽车车桥的关键零部件,其端齿齿面的加工精度影响着车桥乃至整车的可靠性。对突缘叉端齿齿面计算与加工技术进行研究,以能够实现基于测量机的齿面测量与修正为目的,完成了齿面计算与偏差修正理论的构建,引入实例实现了突缘叉端面齿齿面的加工仿真,通过理论齿面与仿真齿面的过切量与残余量比较,验证了齿面计算的准确性;开展了突缘叉端面齿齿面实验加工,验证了齿面修正理论的正确性。为企业对突缘叉端面齿的加工提供理论参考。

为了对圆形压电单晶执行器（CPUA）和基于圆形压电单晶执行器的系统（如微阀、微泵等）进行优化设计,基于经典薄板理论并将粘结层作为单独一层考虑,建立了固支边部分覆盖圆形压电单晶执行器在作用电压控制下的挠度特性模型并进行了实验验证。实验结果表明,用建立的模型预测圆形压电单晶执行器的静态挠度与实际测得值吻合,相对误差在4.83%以内,中心挠度相对误差在0.72%以内。

根据混合动力汽车发动机内常用导管连接形式,针对导管接头球面-锥面密封结构研究密封性能。通过漏率经验公式,结合Hertz接触理论进行漏率估算,分析得到密封结构初始密封状态下影响密封性能的各项指标。在此基础上,采用非线性有限元法研究拧紧力矩与密封面接触应力、宽度及应力分布的关系,结果表明相对较大的拧紧力矩能够增加密封面接触应力与密封面宽度,加强球面-锥面密封结构的密封效果,同时得到了装配过程需轴向对中的要求及合理的安装扭矩。通过实验证明了分析方法的准确性。

为提高磁流变抛光循环系统流量稳定性,建立了三种磁流变抛光循环系统用离心泵模型;应用Fluent软件,采用Mixture多相流模型,对这些模型内部磁流变液流场进行了数值分析,并依据数值分析结果,预测了离心泵的扬程及其输出流量稳定性;同时,对这三种离心泵模型进行了实验研究。预测结果与实验结果对比表明:预测结果和实验结果间的最大误差<20%;叶轮与环形压边压水室的耦合模型具有满足设计要求的扬程和较好的流量稳定性,是三种设计模型中的最优模型。

根据工程施工破碎锤实际工况需要,对柔性反馈式液压破碎锤配流系统进行理论研究。设计一套电液联合控制柔性反馈式液压破碎锤实验样机;搭建液压破碎锤实验测试平台,进行可行性与实际工况下实验。实验结果表明:液压破碎锤电液控制系统设计是可行性的,破碎性能符合要求;利用该系统可实现新型液压破碎锤冲击能与冲击频率的实时改变,采集并分析实际工况下的冲击性能参数。

液压锁紧轴套是五轴联动机床的关键部件在液压力的作用下可以发生较大的弹性变形。锁紧进给轴的旋转自由度及锁紧扭矩是液压锁紧轴套的重要参数对机床加工精度有重要的影响。应用薄壁柱壳的无矩理论推导及有矩理论修正得到了液压锁紧轴套锁紧扭矩的理论计算公式并通过实验验证了理论公式的正确性。结果表明：应用柱壳的无矩理论和有矩理论得到的扭矩计算公式适用于液压锁紧轴套的锁紧扭矩计算。