带传动运转过程中带与带轮之间力的作用比较复杂,传统带传动运动和力的分析没有或只部分考虑惯性力的影响,全面考虑带的惯性力的影响可提高带传动运动和力分析模型的准确性.以带的线弹性和稳态运转为前提,将与带轮接触的带微元化处理,列出周向和径向的动力学平衡方程,并加以简化,得到带传动各动力和尺寸参数之间的微分方程;通过找出相关的物理方程、力与变形的本构关系和几何边界条件,建立动力学方程解的方法.对某平带传动进行理论计算,比较考虑惯性力和不考虑惯性力结果,发现传统方程高估带传动最大力矩,而低估了动角的数值.该研究可为带传动的分析提供理论基础和为带传动的设计提供参考.

为了研究间隙非线性对颤振特性的影响,本文采用基于非定常雷诺平均方程的非定常气动力求解方法,耦合结构运动方程建立了时域气动弹性分析系统,并运用该系统计算三自由度无间隙二元翼段构型的颤振速度。采用描述函数法对间隙问题进行处理,得到了间隙非线性所带来的极限环振荡现象,并分析亚跨音速阶段间隙大小对颤振特性的影响。通过研究预加载对颤振特性的影响,得出预加载能够减弱间隙非线性影响,有效提高系统颤振速度。

为了提升挖掘机自动化水平,减少传感器使用数量,节约控制成本,本文设计了基于高增益观测器的滑模控制器,控制挖掘机铲斗轨迹。建立了挖掘机关节空间与驱动空间位移、速度与力之间的关系,对挖掘工况中常见的以定切削角直线整平作业进行了轨迹规划,并得到相应驱动空间中液压缸杆位移规划曲线。以伺服阀输入电压为控制输入,建立了挖掘机驱动空间,即伺服液压系统数学模型。其次在匹配不确定性与非匹配不确定性存在条件下,采用基于高增益观测器的滑模控制使液压缸杆位移跟踪规划值,并基于奇异摄动理论证明了闭环控制系统的稳定性。相较于以挖掘机关节转矩为控制输入,本文采用伺服阀电压作为控制输入更为直接且易于实践。采用高增益观测器对状态观测,可减少传感器的使用数量,节约整机控制成本。控制器的设计对一类问题具有广泛意义...

为提高管道机器人在管道内行走的安全性及可靠性,本文针对管径为457 mm的天然气运输管道,设计一款液压驱动蠕动式爬行管道检测机器人,用以对管道内壁的损伤及管体腐蚀开裂情况进行离线检测。根据管道内工况需求,利用蠕动爬行原理对管道机器人整体结构设计。计算管道机器人的驱动能力和越障能力,并采用多体动力学仿真技术对其进行分析,得出管道机器人运行过程中所能达到的最大驱动力及能够通过的最大障碍高度,并制作了物理样机并对其各项性能进行测试。结果表明:管道机器人的运动特性与理论分析结果一致,机器人运行过程平稳可靠,能够保证足够的管道通过性能及驱动能力,可实现复杂工况下的运行和检测。

为研究热变形对齿轮传动特性的影响,本文推导出了渐开线齿廓上任一点沿啮合线方向的热变形量计算公式,并在此基础上研究了热变形对齿间载荷分配系数、传动误差及齿廓修形的影响。提出了热弹耦合条件下齿廓分段修形和连续修形两种方式,并得到两种方式下修形量的表达式;分析了按两种不同方式进行修形后的载荷分配系数和传动误差。研究结果表明：分段修形可以很好地保持啮合过程载荷分配系数的连续性,消除载荷突变,减小传动误差的波动,使绝对误差趋于恒定;连续修形载荷分配系数连续,载荷突变消失,单齿啮合区稍有增大,误差波动较分段修形增大。本研究可以有效降低齿轮传动过程中的振动噪声,具有一定的应用价值。

为降低叶轮所受动静干涉,提高叶轮的安全性,本文以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法,在导叶中设置吹气槽道,补偿导叶所产生的尾迹影响,针对导叶不同开度以及不同吹气量,分析吹气结构后的叶轮流场及其气动载荷。结果表明：在0°开度下导叶尾缘吹气为2%压缩机总流量时,呈现出无动量亏损型尾迹,叶轮气动载荷降低显著,同时对压缩机外特性影响较低;随着导叶开度增加,导叶壁面分离加大,尾缘吹气效果反而降低。

为了深入了解离心泵内部盐析两相流动,本文运用FLUENT对离心泵内流场进行数值模拟,在两相混合模型的基础上加载群体平衡模型,通过导入自定义的晶体成核和生长模型,获得不同流量及不同固相体积分数下流场的变化规律。研究结果表明与只考虑聚并、破碎的群体平衡模型相比,计算考虑了晶体的成核和生长,获得的叶轮流道内晶体颗粒的平均粒径、泵的扬程和效率都更接近实验值;泵的运行工况和固相体积分数对流道内晶体颗粒平均粒径的分布特性有显著的影响;大粒径组分数的分布趋势与颗粒平均粒径的分布趋势一致,而中、小粒径的分布趋势刚好与之相反。

为确定偏置面齿轮安装误差工艺参数,本文建立了含安装误差偏置面齿轮副的通用啮合坐标系和齿面接触分析算法。基于TCA获取的齿面接触印痕,提出了采用安装误差公差表征容差性、采用参考接触点位置和接触迹线方向角偏移量表征敏感性的分析方法。应用Matlab软件进行了程序化并仿真,分析表明：轴夹角误差最敏感,容差性最差,而偏置误差最不敏感,容差性最好,实际安装调整时要严格控制轴夹角误差;右齿面的容差性比左齿面好,且偏置距越大,右齿面容差性越好,左齿面容差性越差;安装误差使齿面参考接触点位置主要在齿宽方向移动,而在齿高方向变化不大,且左、右齿面的参考接触点位置偏移量变化规律相同,但左、右齿面的接触迹线方向角偏移方向相反。

为了适应水陆两栖机器人的复杂工作环境,提出一种同时拥有直线驱动和转动驱动的串并混联四足步行机器人。将串并混联机器人腿部机构简化为2UPU-UPR并联机构,并运用螺旋理论分析该并联机构的自由度特性,Y方向的位置和Z方向的姿态是影响机构运动的两个独立变量。推导出了2UPU-UPR并联机构的运动学反解及其速度雅克比矩阵,并根据速度雅克比矩阵分析了该机构的三类运动学奇异位形,2UPU-UPR并联机构没有运动学反解奇异,但是存在四种运动学正解奇异和两种混合奇异。通过对该机构组成的四足机器人进行直行步态规划,验证了机器人的运动稳定性;对一简单实例进行了单腿机构运动学仿真,分析其输入输出变化关系。研究结果可为机构的进一步动力学分析与应用提供理论基础。

针对注油器的注油量对“缸套-活塞环”摩擦副的润滑和润滑油的消耗率影响的问题,本文提出了一种基于“恒压等容”的注油器注油量测量方法。采用仿真计算和试验相结合的方法,分析了背压阀弹簧固有频率、背压罐容积对其测量精度的影响。结果表明:这种注油器注油量测量方法切实可行,可作为注油器出厂检验以及电控气缸注油系统注油量标定的重要依据之一。