面向多种复杂路面执行任务的需求,基于生物学变胞机理,提出了一种轮履型可重构机器人。该机器人包括两种运动模式,即车轮模式与履带模式,通过两种模式之间的切换可显著提高机器人的多地面适应性。开展了轮-履模式切换机理与传动原理研究,分析了地面接触宽度变化规律,得到了履带模式下的最大接触宽度为230.36 mm;分别计算了机器人在车轮和履带模式下的越障能力,通过仿真软件分析了机器人重心位置在越障时的变化趋势;最后,集成动力系统研制了机器人样机,以不同高度的木板和空心砖作为试验台对机器人进行了模式切换、越障性能分组测试。结果表明,车轮、履带模式下最大越障高度分别为98.5 mm和290 mm,与理论推导结果一致。此外,机器人能够在轮式与履带模式之间柔顺切换,具有多种复杂路面适应能力。

以水下工作的旋转轴唇形橡胶密封圈(简称唇形密封圈)为研究对象,基于有限元分析方法研究安装过盈量和介质压力对唇形密封圈密封性能的影响。使用ANSYS软件创建唇形密封圈的三维轴对称有限元分析模型。仿真结果表明唇口接触宽度与最大接触压力随着安装过盈量的增大而增大,且安装弹簧的唇形密封圈接触宽度和接触压力比未安装弹簧的唇形密封圈大;随着介质压力的增大,唇口最大接触压力增大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处,最大接触压力始终大于介质压力。

为解决汽缸中分面局部汽密性薄弱问题,提出一种自紧式W形金属密封结构改善汽缸中分面局部汽密性的新方法。阐述自紧式W形密封的结构组成及改善汽缸局部汽密性工作机制。建立W形密封结构工作全过程有限元模型,分析工作全过程中W形密封结构的密封性能及压缩回弹性能,并研究各工作参数对接触压力、接触宽度的影响。结果表明,自紧式W形密封结构压缩-卸载后回弹率达到92.3%,具有优异回弹性能和重复使用性;高温承压后,接触区域最大接触应力及接触宽度均增大,具备良好的自紧特性;材料许可范围内,压缩量、工作压力增大,最大接触应力、接触宽度均增大,密封性能提高;温度升高,密封性能下降。W形密封结构可用于提高汽缸中分面汽密性薄弱区域密封性能。

盾构机主驱动密封系统是盾构机的关键系统之一,主驱动密封圈性能直接影响盾构机的性能。对影响盾构机主驱动密封性能的唇形密封圈主要结构参数建立正交试验方案,利用有限元分析软件ABAQUS建立盾构机主驱动密封圈工作过程中开启压力差及接触宽度的计算方法,并按照正交试验方案对开启压力差及接触宽度进行仿真计算,然后对计算结果进行方差分析。分析结果表明:唇形密封圈的唇高度和唇厚度对开启压力差有显著影响,唇曲度和唇高度对接触宽度有显著影响。根据密封要求与分析结果,选取唇曲度为17 mm,唇高度为22.35 mm,压缩量为7.1 mm,唇厚度为5 mm的密封圈结构为最适结构,结构优化后开启压力差降低33%,接触宽度降低23%。

少齿差行星齿轮为避免齿顶干涉，通常会减小齿高，这可能会导致齿面实际接触宽度小于理论赫兹接触宽度，降低齿面接触强度．鉴于此，为研究少齿差行星传动短齿制对齿轮接触疲劳的影响，综合考虑了轮齿接触宽度、楔形间隙、齿宽有限长和齿面粗糙度等因素，建立少齿差行星齿轮短齿啮合的混合润滑统一方程，求解出啮合齿对间的压力分布、摩擦系数和轮齿接触区次表面应力分布，根据Zaretsky接触疲劳寿命计算模型，对不同工况下不同啮合位置的轮齿接触疲劳寿命进行预测．结果表明：接触宽度在少齿差行星齿轮的疲劳寿命预测中不容忽视，短齿啮合模型下的楔形间隙对啮入和啮出过程的疲劳寿命有不同影响．