基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)的齿面方程,利用齿轮啮合原理进行啮合过程中的齿面接触分析,得到VH-CATT齿轮副凹、凸齿面啮合过程中各啮合点的位置分布。根据齿轮几何学原理,推导出VH-CATT齿轮副凹、凸齿面各啮合点处的主曲率、卷吸速度等弹流润滑重要参数的计算公式。采用Downson-Higginson最小油膜厚度模型进行VH-CATT啮合过程弹流润滑最小油膜厚度分析,得到齿轮副在不同齿轮设计参数下啮合过程中弹流润滑最小油膜厚度的变化规律。理论分析表明,VH-CATT主动轮(凹齿面)齿根处与从动轮(凸齿面)齿顶处润滑情况最差,此处最易出现齿面摩擦磨损失效;输入转速增加,最小油膜厚度大幅增加,润滑性能得到提升;输入载荷增加,最小油膜厚度略微减小,齿轮具有抗冲击载荷的特性;压力角增加,最小油膜厚度增加,润滑性能与承载能力得到提升;齿线半径增加,...

为研究变双曲圆弧齿线齿轮啮合刚度,根据成型原理,得到变双曲圆弧齿轮齿面方程,建立其精确三维模型。基于变双曲圆弧齿线齿轮加载接触有限元分析原理,研究变双曲圆弧齿线齿轮啮合刚度计算方法。应用有限元软件构建出一对齿轮有限元模型,提取齿面综合弹性变形量,由转矩公式计算得到齿面法向接触力,经计算得到单齿啮合刚度和双齿综合啮合刚度。结果表明,单齿啮合刚度曲线随着主动轮转角增大,刚度呈现先增大后减小的变化趋势。分析不同载荷对啮合刚度曲线的影响,结果表明,刚度曲线峰值随着载荷增大而不断增大,且载荷对双齿综合啮合刚度曲线峰值影响更为明显。分析不同齿线半径对啮合刚度曲线的影响,结果表明,随着齿线半径增大,刚度曲线峰值呈现逐渐减小的趋势,单双齿啮合区域刚度差变小。

搭建了气动人工肌肉静态测试平台,在0.1~0.8 MPa气压下进行多次测量试验,对气动人工肌肉进行特性分析,根据理论模型和测试数据建立了数学模型,模型求解精度较好。考虑外负载、气源气压和系统摩擦等因素对数学模型的影响,结合RBF网络的快速学习能力设计了一种基于RBF网络的PID控制策略。在外负载50~200 N的条件下,搭建了气动人工肌肉动态测试平台并进行了多组位置控制试验。结果表明,传统PID控制只能在一定的外负载范围内实现较好的位置控制,基于RBF网络的PID控制能自适应调整PID参数,且响应速度快,调节时间短,超调量小,能更好地补偿其数学模型误差并实现精确的位置控制。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)是一种将圆弧齿线运用于齿轮齿线上的新型齿轮。由于缺少专用的加工机床,导致加工时其切削参数的调整较为复杂。为解决这个问题,根据其啮合原理及加工过程,利用ABAQUS对其切削加工过程进行模拟仿真;利用得到的数据,根据正交试验方法建立切削力的预测模型。利用鲸鱼算法,建立以加工效率与较小切削力为目标的函数优化模型,并通过加权求和法与归一化处理将它转化为单目标函数优化模型,通过鲸鱼算法得到优化后的切削参数。结果表明:所提出的单目标函数优化模型能够很好地对切削参数进行选定优化,以得到更好的加工效果;优化后的切削参数为主轴转速n=189.3 r/min,每齿进给量fx=0.046 mm,切削深度ap=1.89 mm。

针对长度不限、宽度固定的卷材的直冲圆形件下料问题,采用自适应遗传模拟退火算法（adaptive genetic simulatecl annearling algorithm,AGSA）优化毛坯序列,并采用最佳位置（best location position,BLP）算法决定毛坯放置位置。在遗传算法的基础上,引入环形交叉策略和自适应交叉变异概率,有效地提高收敛速度。将模拟退火算法与遗传算法结合,通过退温机制更改接受概率,避免遗传算法陷入局部最优解导致早熟。实验结果表明：本文提出的算法计算时间合理,能有效提高收敛速度和材料利用率。

根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围,基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法;基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两齿面啮合点处的相对运动速度;根据已得到的齿面曲率、相对运动速度计算方法,推导变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率的计算公式。最后,以某一确定设计参数的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副作为算例,计算其主曲率、诱导法曲率和滑动率,分析其变化趋势;并计算不同设计参数下的滑动率,分析设计参数对其影响,以此作为分析该齿轮副设计及优化的参考。结果表明：对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮来说,模数越大,齿数比越小,齿线半径越大,则滑动率的变化范围越小,齿轮副在运转过程中的磨损更均匀;就磨损而言,大模数、小...

为研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动态接触特性,利用基于旋转刀盘加工原理得到的齿面方程,运用MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型,运用ANSYS LS-DYNA分析得到该齿轮齿面在啮合过程中的动态接触应力。通过研究不同齿线半径变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到齿线半径对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同压力角变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到压力角对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同载荷下该齿轮的动态接触应力,得到载荷对该齿轮动态啮合特性的影响规律。分析结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计及工程应用提供参考。