渐开线圆柱齿轮是机械传动中重要的零件,由于齿形轮廓复杂,设计参数多,造成其三维建模比较困难。同时,为了实现在网络环境下对齿轮进行设计,提出基于web服务的齿轮参数化设计重用方法,构建了基于web服务的齿轮参数化设计重用框架。通过C#对UG二次开发,创建齿轮参数化对话框,编写参数化驱动程序。构建齿轮的特征参数数据库,以便快速提取常用齿轮参数。开发基于web的齿轮参数化设计和重用平台,实现在网络环境下对齿轮进行参数化设计、修改和下载,大大提高了齿轮设计的效率。

结合风力发电机实际运行环境,根据bladed强大的风况模拟效果,对风力机运行状态进行模拟,获取了稳态风、启动工况、停机(刹车)条件下风载荷。以外部风载荷为激励,建立了风电行星齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型。通过求解模型,分析得到了系统动载荷,以及稳态风、启动工况、停机(刹车)工况条件下的系统响应特性。结果显示稳态风条件下,内部激励仍对系统起主要作用。但在风机启动时,系统转速与动载荷振动幅值均逐渐增大,变桨操作介入后,产生瞬时过载,系统振动响应幅值急剧增大至26.7%;停机工况下,刹车及变桨的双重作用,使动载荷与转速迅速减小直至停止工作。

由于风力机所受风力来流的随机性和风力机结构的复杂性,风力机在随机风载荷下的动力学行为分析一直是风电行业急需解决的难题之一。采用刚体有限元法,将柔性塔架与叶片通过刚体单元与弹性阻尼节点进行离散,建立了风力发电机结构动力学新模型,利用模态叠加原理与Newmark法对动态特性进行了求解计算,编制相应的MATLAB仿真程序。以某型NERL 1.5MW风力发电机组为例,研究了固有频率及振型,湍流风条件下的位移、速度响应。计算结果同风力机软件GH-Bladed数据对比。结果表明刚体有限元法建立的动力学模型准确可靠,适用于风力发电机的动力学分析计算。

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈柔性对其动态性能的影响,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑了支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚—柔耦合动力学模型。分析了各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,得出了齿圈厚度的变化对其各节径固有频率的影响;发现了行星轮两种特殊啮合位置下齿圈的变形特点及所对应连接扭簧的扭转力矩和扭转变形角度间的关系。该结果可为风力发电机行星齿轮传动的设计提供理论依据。

针对工业机械臂进行动力学分析的常用方法是利用Lagrange方程进行动力学建模后再实行仿真计算。利用Pieper准则,将五自由度工业机械臂动力学方程展开式简化,即将腕部与手抓部的关节视为外部干扰,只针对前三关节进行动力学分析;提出一种针对简化后的模型利用开源引擎ODE完成机械臂动力学计算;在建立的机械臂三维仿真平台上利用ODE进行仿真的方法。仿真结果表明:该仿真方法不仅可实现机械臂的实时控制,还能得到机械臂动力学参数曲线图。为解决机械臂动力学仿真中效率低和实时性差的问题提供了理论依据。

针对风电机组齿轮箱在时变工况下的振动信号具有非平稳特性，提出一种谱峭度和Void—kalman阶比跟踪（Void．kalman Filter Based Order Tracking．VKF—OT）相结合的故障特征提取方法。以转频和啮合频率作为VKF-OT的提取频率。获得随转速变化的阶比信号，通过阶比信号复包络直接求两种频率分量的幅值、相位，经实验分析这种方法能保留齿轮箱的瞬变信息。而后计算两种频率分量的谱峭度，以最大谱峭度对应的频率带能量与原阶比信号总能量之比作为故障特征。最后采用高斯混合模型对风电机组齿轮箱在不同工况下的150组振动信号进行特征描述，运用最大贝叶斯分类器实现故障识别。故障识别率表明该方法可有效地识别任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。

人体上肢生物力学分析对上肢动作优化和相关产品的设计具有重要意义.首先,采用实时光学动作捕捉系统采集人体在执行指定动作过程中关键点的实时位置,并使用MATLAB软件设计编写了计算方程,重点对人体上肢的实验数据进行深人分析.然后,将人体肢体简化为球棍模型,运用余弦定理反求人体上肢运动过程中各关节角度的变化值,使用逆向动力学方法求解出人体上肢关节力矩的动态变化值以及通过优化计算得到人体上肢主要肌力的变化量.最后,通过计算人体上肢肌肉的实时负荷率来评价人体上肢运动舒适性,并建立了人体上肢运动舒适指数评价模型.结果表明人体在坐姿下执行指定动作时上肢肌肉处于舒适状态.研究结果为人体上肢动作的深度分析提供了理论基础。

针对齿轮在时变工况下的振动具有非线性、非平稳的特性,提出Vold-Kalman阶比跟踪（Vold-Kalman filter based order tracking,简称VKF-OT）和去趋势波动分析（detrended fluctuation analysis,简称DFA）相结合的一种特征提取方法。该方法以齿轮转频和啮频作为VKF-OT的提取频率,获取任意时变工况下的两类阶比信号,减弱或消除转速变化所引起的频率调制干扰,通过求解复包络得到两种频率分量的精确幅值和相位以保留齿轮状态的瞬变信息。在此基础上,引入去趋势波动法分别处理原信号、转频和啮频阶比信号,消除负载变化所产生的幅值调制干扰,对比3种信号的双对数波动函数图,选定齿轮振动信号的特征向量。通过对齿轮不同工作状态下的150组振动信号进行实验,结果表明该方法所提取的故障特征可有效地区分任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。

喷涂机器人的运动学分析是动力学控制和轨迹规划的理论基础,为提高运动学求解效率,以ABB IRB4400喷涂机器人为研究对象,在Robotics Toolbox中对其建立了D-H模型,进行了正运动学分析。并针对机器人一般逆运动学求解方法复杂低效的问题,研究了BP神经网络智能算法在该型机器人逆运动学求解中的应用。运用正运动学分析结果,在Matlab中利用蒙特卡洛法编程实现了机器人的工作空间仿真,利用神经网络算法求解得到的逆解进行了轨迹规划仿真,得到了机器人工作空间仿真图,连续光滑的关节角、角速度和角加速度曲线图。从而验证了机器人建模的正确性、正运动学分析的合理性和逆运动学算法的有效性,为实际编程作业效率的提高提供了参考。

梳指式采棉机具有结构简单、性价比高等优点，采摘台是梳指式采棉机的重要组成部分，其工作性能的好坏可以直接影响整机的各项工作指标。文中对梳指式采棉机的采摘台部分工作原理进行深入研究，并对其传动系统进行详细设计和验证。采用Pro／E对清铃机整机三维建模，利用ADAMS对清铃机进行运动学仿真，并利用仿真结果验证是否符合设计要求，为更深入的研究提供相关数据。