为提高人字齿行星减速器的均载性能,提出了一种新型膜片式柔性行星架的设计思路,并通过有限元分析,对比了不同参数方案。通过ADAMS虚拟样机技术对人字齿行星减速器进行了动力学仿真,提取各齿轮副啮合力,并由此计算出各行星轮均载系数,验证采用膜片式柔性行星架对两级行星轮系均载性能的影响。分析结果证明,采用新型膜片式柔性行星架可以有效提高均载性能。

以典型风电机组主轴传动系统构型为例,根据轴系的结构特点构建了轴系的力学模型。选择轴承的体积、寿命作为优化指标,构建多目标优化函数;综合考虑轴承内部及轴承之间的几何结构约束与性能要求,建立优化约束函数;确定优化设计变量,建立了主轴轴承优化模型。将建立的优化模型应用于某型号主轴轴系的优化设计,对比了不同优化目标下的体积、寿命的优化结果,通过RomaxDesigner进行验算,验证了模型与算法的有效性与合理性。

变桨轴承是风力发电机组中重要的部件之一,在发电过程中起着重要作用。基于MATLAB实现了变桨轴承结构参数的自动化设计。首先在输入界面输入已知条件,之后程序开始对数据进行处理,接着基于遗传算法对轴承进行优化设计,最后自动输出设计结果,从而实现变桨轴承的自动化设计,并建立了变桨轴承知识库,将轴承的数学模型和材料属性等存储在知识库,设计时直接调用即可,每次的设计结果也储存在知识库。以某型号的变桨轴承为设计算例,验证了此自动设计方法的可行性和有效性。

对运动刚体上点的轨迹、速度、加速度与刚体运动姿态之间的关系进行研究,提出了一种由刚体上非共线三点的线加速度解算刚体空间姿态角的方法。利用刚体上点的运动学方程与瞬轴性质导出刚体角速度与刚体空间姿态角的关系,进而由其微分形式得到刚体上不共线三点的线加速度与刚体空间姿态之间满足的微分方程组。通过空间RCCC机构正向求解瞬轴与反向求解姿态角的方法对上述算法进行验证,结果表明,该算法可以应用于机构空间运动姿态的求解中。

提出了轴系结构方案正向设计数字化方法,实现轴系由机构简图展开成结构方案的自动化设计过程。通过定义支撑点、载荷点之间的相对位置关系,实现轴系布局设计;根据轴承的定位和受载特性给出可行的轴承组合方式和配置方式,实现轴系支点结构化;针对不同的轴系方案形成统一的轴系力学模型,并建立计算机可识别的轴系方案数字模型;以轴系体积最小化为目标优化轴承型号、轴结构和载荷点位置。由此归纳出可以形成具有不同布局、结构、尺寸参数的多种轴系结构方案的数字化设计方法,为运动副结构的展开提供了数字化解决方案。

以DTM-B70车铣复合加工中心为例,对机床进行有限元动力学分析,分析机床的动态特性,为机床结构的动力学设计提供依据。研究了关键零部件动态特性结合面等效原理,介绍了支承件的结合面等效方法,基于支承件结构建立整机的有限元物理模型,分析其动态性能。根据动态特性分析,确定机床立柱为该机床薄弱环节,以便于后续对薄弱环节进行结构优化,提高部件的刚度和固有频率。

提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征,将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计;将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元,并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达;建立单动作子系统方案设计模型,将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。

将测量仪轴线矢量描述为直纹面的直母线,直母线随回转轴一起误差运动,其轨迹形成直纹面,通过建立的直纹面几何模型分析测量仪安装位姿不确定性对测量结果影响,并提出一种消除仪器安装位姿不确定性影响的评价新方法.定义了球面像误差和腰线误差去描述直纹面的误差运动范围,并通过优化得到全局不变量.采用全局不变量对主轴误差运动进行评价具有唯一性,可以剔除安装位姿不确定对测量结果的影响.通过Lion公司的双标准球测量仪实际测量得到主轴误差运动参数,通过3次安装实验优化结果对比,验证该方法的有效性.

给出液压元件功能知识表达数学模型.将液压控制元件的自身结构与使用方式相结合定义能量特征状态基本变换单元为系统方案设计的最小功能选择单元.构建了基本变换单元输入输出间的定量关系方程通过对该方程的定性特征化处理抽象出特征状态变换方程并将特征状态变换方程的系数矩阵作为基本变换单元功能知识的定性数学表达.归结了常用基本变换单元形成了基本变换单元功能知识表达库和相应的特征状态变换矩阵.构建了单动作液压子系统综合模型并给出相应的矩阵分解算法与特征运算规则最后结合具体实例阐述了基本变换单元功能知识表达模型在系统方案设计中应用的有效性.

提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征,将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计;将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元,并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达;建立单动作子系统方案设计模型,将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。