为了研究渐开线直齿轮在混合弹流润滑下的磨损演化过程和磨损规律,考虑齿轮副的润滑条件、热效应和磨损过程中的载荷变化,建立了混合弹流润滑下的直齿轮副磨损模型;计算了齿面磨损深度、齿面接触温度和接触压力,对齿轮副磨损过程中的齿面接触压力和接触温度的变化进行了分析。结果表明,在齿轮副啮入点处的磨损量较大,齿面磨损在一定程度上能够使啮入位置的接触压力和接触温度降低,啮入点附近磨损速率随时间呈降低趋势。分析了齿面粗糙度、输入转矩和转速等参数对直齿轮磨损规律的影响。结果表明,合理设计齿轮参数有利于抵抗齿轮磨损。

针对仿生机器人关节重载情况下难以实现精确控制的问题,以及气动人工肌肉(Pneumatic artificial muscle,PAM)控制非线性、时变性、滞后性等特点,受生物关节在肌肉和骨骼的协作下产生运动的启发,提出一种气动人工肌肉和电机复合驱动的新型驱动仿生肩关节结构设计,用于提高仿生机器人肩关节的控制精度及驱动性能。基于Chou模型及能量守恒定理,推导了复合驱动仿生肩关节结构参数与动力学特性之间的映射模型;通过构建基于拉格朗日动力学的PAM-Motor复合驱动系统俯仰运动和侧摆运动的动力学模型,探究了仿生肩关节复合驱动机理。研究结果表明,PAM-Motor复合驱动仿生肩关节具有良好的精度、灵巧度和承载能力,验证了复合驱动仿生肩关节结构的合理性和有效性。