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机械传动
机械传动

秦大同（兼）

月刊

1004-2539

Jxcd@chinajournal.net.cn

0371-67710820；67710817

450052

郑州嵩山南路81号

机械传动/Journal Journal of Mechanical TransmissionCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊主要报告机械传动领域研发及装置，测量技术等方向的成果。
正式出版
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    啮合相位差对共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动静态均载特性的影响

    韩宁朱如鹏陈蔚芳
    1-10页
    查看更多>>摘要：[目的]共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统具有结构紧凑、质量轻、承载能力强等优点，在航空、船舶等领域应用广泛。虽然共轴双输出圆柱齿轮分扭-并车传动系统从局部构型原理上看具有对称性，但是各分支之间仍存在载荷分配不均的问题。为此，从静力学角度对该传动系统进行分析。[方法]考虑传动轴的扭转变形、支撑变形和齿轮副的啮合变形等因素，分析了两对齿轮副间啮合相位差存在的原理，并计算出圆柱齿轮的时变啮合刚度;以此为基础，结合传动构型的受力平衡条件和变形协调条件，研究了齿轮副间的啮合相位差对传动系统静态均载特性的影响。[结果]结果表明，齿轮副间的啮合相位差越大，静态均载性能越差;并车级相位差对均载性能的影响大于分扭级;对同一级齿轮副而言，内输出轴分路的右输入分支相位差对均载系数的影响大于左输入分支，外输出轴分路的左输入分支相位差对均载系数的影响大于右输入分支。

    共轴双输出圆柱齿轮啮合相位差分扭传动均载特性

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    考虑曲柄轴承及输出轴销轴的摆线针轮减速器传动误差分析

    夏啸天韩炬
    11-19页
    查看更多>>摘要：[目的]传动误差是摆线针轮减速器设计中的关键性能指标。现有研究通常忽略曲柄轴承和输出轴销轴设计参数对传动误差的影响。为此，提出了一种基于运动学和力学分析的传动误差计算方法，为摆线针轮减速器的设计优化与性能提升提供依据。[方法]首先，结合摆线针轮机构的瞬心运动轨迹和摆线轮齿与针齿的啮合区间，确定了摆线轮齿与针齿的啮合点运动轨迹，进而明确了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径的设计范围;其次，建立了曲柄轴承和输出轴销轴的接触力分析模型，计算了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径对曲柄轴承和输出轴销轴受力的影响;最后，使用仿真软件Masta分析了曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径对摆线针轮减速器传动误差的影响。[结果]结果表明，在曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径的设计范围内，曲柄轴承和输出轴销轴分布圆半径越大，摆线针轮减速器传动误差越小，曲柄轴承和输出轴销轴的受力越大。研究可为国产摆线针轮减速器的设计和性能优化提供参考。

    传动误差曲柄轴承输出轴销轴摆线针轮减速器

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    面齿轮蜗杆砂轮瞬时磨削温度数值分析模型

    王超郭辉阮宇航冉小平...
    20-27页
    查看更多>>摘要：[目的]采用蜗杆砂轮磨削面齿轮时热量分布较为复杂，且集中在轮齿表层，易造成热变形和热损伤。为改善上述情况，建立了面齿轮蜗杆砂轮瞬时磨削温度的数值计算模型，来研究磨削温度的分布规律及其变化规律。[方法]首先，根据磨削过程中面齿轮和蜗杆砂轮的几何接触特性，利用二次曲面对瞬时接触区域进行拟合，推导得出瞬时磨削接触面积的计算式;其次，研究单颗磨粒在磨削过程中的受力情况，考虑磨削过程中瞬时参与磨削的磨粒数以及磨粒平均磨削厚度，得出瞬时磨削切向力和法向力;然后，分析磨削过程中热量的产生和传递规律，构建了面齿轮蜗杆砂轮瞬时磨削温度数值分析模型。最后，进行磨削温度测试试验，以评估所建模型的计算精度。[结果]分析结果表明，瞬时磨削温度在同一齿高位置处，从内径到外径明显逐渐增大;在同一齿宽位置处，从齿顶到齿根，温度逐渐升高但变化较小;瞬时磨削温度随磨削深度、进给速度、砂轮转速的增加而升高，其中，磨削深度和砂轮转速的影响较为显著。

    面齿轮蜗杆砂轮磨齿磨削面积磨削温度

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    主轴承柔性及润滑特性对RV减速器传动误差影响分析

    郅前功牛蔺楷熊晓燕易相宏...
    28-36页
    查看更多>>摘要：[目的]RV减速器因具有减速比大、传动误差低、结构紧凑等优点被广泛应用于工业机器人关节当中。由于其主轴承为薄壁轴承，工作时套圈易发生较大形变，柔性支撑变形引起的传动误差不可忽略。为此，有必要研究主轴承柔性及润滑特性对减速器传动误差的影响。[方法]以角接触球轴承为研究对象，分别建立主轴承和减速器参数化三维模型，构建主轴承刚柔耦合多体动力学模型、考虑套圈柔性变形的主轴承弹流润滑模型与RV减速器动力学模型;在研究减速器关键零部件动态响应、主轴承接触特性的基础上，进一步探究了主轴承柔性特性对RV减速器传动误差的影响。[结果]结果表明，不考虑主轴承柔性特性时，传动误差范围为-25。2″～21。6″，考虑主轴承柔性特性后，传动误差范围增大至-43。2″～45″;随着套圈变形量的不断增加，减速器传动误差不断增大;随着油膜厚度的不断增加，减速器传动误差先减小后增大;随着油膜压力的不断增加，减速器传动误差也是先减小后增大;主轴承柔性特性对减速器传动误差的影响不可忽略;适当提高主轴承的支承刚度，对减小RV减速器传动误差具有重要意义。所提方法对RV减速器及主轴承精密设计具有一定借鉴意义。

    RV减速器薄壁轴承柔性特性传动误差

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    变桨轴承套圈预损伤后的结构疲劳剩余寿命研究

    张明乾陈观慈丁崯珂刘铭涵...
    37-43,52页
    查看更多>>摘要：[目的]腐蚀疲劳断裂是风电变桨轴承一种主要的失效形式，常导致桨叶掉落停机。为此，提出了一种用变桨轴承局部代替整体的有限元模型，用以探究变桨轴承套圈腐蚀后的结构疲劳剩余寿命。[方法]采用有限元软件Ansys和三维断裂力学软件Franc3D相结合的方法，通过在变桨轴承套圈最大等效应力位置处插入预损伤来代替模拟腐蚀坑，研究受腐蚀的变桨轴承套圈在实际工况下的结构疲劳裂纹扩展路径及寿命。[结果]结果显示，受腐蚀影响，变桨轴承套圈在实际工况下的结构疲劳剩余寿命为2。2×107循环周次，大约2。3年，占设计寿命的11。6%。通过该结果，可以更好地了解变桨轴承套圈受腐后结构疲劳的特点，其可为相关领域的工程实践提供指导和参考。

    变桨轴承套圈腐蚀预损伤剩余寿命Franc3D软件

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    基于MFAC-ILC的PAM-MRB柔性膝关节的仿真与试验研究

    罗天洪方尚晨马翔宇付强...
    44-52页
    查看更多>>摘要：[目的]针对气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle，PAM)与磁流变阻尼器(Magnetorhe-ological damper，MRB)复合结构的非线性对PAM-MRB膝关节运动轨迹的跟踪精度的影响，提出一种无模型自适应控制(Model-Free Adaptive Control，MFAC)结合迭代学习控制(Iterative Learning Control，ILC)算法的方法。[方法]首先，结合气动肌肉与磁流变阻尼器的力学模型，推导出PAM-MRB柔性膝关节的动力学模型;其次，利用无模型自适应控制结合迭代算法设计出无模型自适应迭代控制器(Model-Free Adaptive Iterative Controller，MFAC-ILC)，并使用Matlab软件对所提控制方法的有效性进行仿真验证;最后，搭建样机平台对提出的控制方法进行试验验证。[结果]结果表明，MFAC-ILC比比例、积分、微分(Proportion，Integral，Differential，PID)控制有着更好的控制效果，控制误差降低5°左右;相较于PID控制，MFAC-ILC对PAM-MRB柔性膝关节有着更快的轨迹跟踪收敛速度，跟踪误差降低了2°，并且避免了因为膝关节建模准确性问题带来的轨迹跟踪误差。

    气动人工肌肉磁流变阻尼器无模型自适应控制迭代控制

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    500kV输电线路绝缘子安装质量验收机器人机构设计

    黎宇张中杰周孝法陈树藩...
    53-63页
    查看更多>>摘要：[目的]针对500 kV输电线路中水平玻璃绝缘子安装质量验收工作中存在的作业难题，提出一种绝缘子安装质量验收机器人机构设计方案。[方法]首先，根据作业环境建立了绝缘子验收机器人三维模型，利用D-H参数法对检测机构进行正运动学分析;然后，为解决机器人在不同倾斜角绝缘子串上的稳定爬行问题，对机器人驱动机构进行优化，并在5°、10°和15°这3种不同倾斜角绝缘子串上分别进行了运动学仿真;最后，对优化后的履带式机器人分别进行纵向和横向稳定性受力分析，并对减振弹簧进行了受力仿真分析。[结果]结果表明，和多轮式驱动机构相比，履带式驱动机构的机器人质心在Z轴的速度稳定性分别提升了84。73%、75。76%、73。70%;在X轴的偏移距离稳定性分别提升了40。47%、44。21%、74。14%。优化后机器人具有更好的稳定性，为后续绝缘子机器人整体设计提供了支撑。

    500kV输电线路玻璃绝缘子串D-H参数法履带式驱动机构仿真分析

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    模块化气动软体爬行机器人的设计与分析

    尹宏飞吕跃东宋晓娟
    64-73页
    查看更多>>摘要：[目的]模块化软体机器人具备高柔韧性与理论上的无限自由度，可以适应各种复杂的环境和任务需求。为此，设计了一种仿蜂巢软体驱动单元，将多个该单元连接组成可以实现不同功能的模块化驱动软体机器人。[方法]对设计的仿蜂巢软体驱动单元进行了材料选择与力学分析，建立了软体驱动单元内部驱动气压与变形量之间的非线性关系模型，并采用有限元仿真验证了该模型的有效性;基于仿蜂巢软体驱动单元模块，设计了伸缩型软体机器人和双向弯曲型软体机器人，并对两种构型的软体机器人进行有限元仿真;最后，进行了软体机器人的制作以及模块化驱动软体机器人的试验研究。[结果]仿真结果表明，双向弯曲型软体机器人比相同长度的伸缩型软体机器人在伸缩变形范围上更大，其承载能力较伸缩型软体机器人也更好。试验结果表明，双向弯曲型软体机器人可以实现仿蠕虫的直线爬行与转向运动。并且两种构型的软体机器人试验结果与仿真结果基本保持一致。

    模块化气动软体机器人非线性模型结构仿真分析

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    基于改进蜂群算法的湿喷机械臂逆解研究

    陈鹤天程文明杜润张志鹏...
    74-80页
    查看更多>>摘要：[目的]湿喷机械臂为8自由度的冗余机械臂且带有移动关节，其逆运动学求解困难，因此，设计了一种改进蜂群算法。[方法]首先，利用D-H法建立机械臂运动学模型，以末端位姿误差和最佳柔顺性为优化目标，构建多约束目标函数;然后，引入混沌映射对蜜源进行初始化，再引入Levy飞行，改变雇佣蜂搜索策略，并通过自适应调整跟随蜂更新步长，提升种群多样性和算法的收敛速度;最后，利用Matlab编程进行了仿真验证。[结果]结果表明，该算法的收敛速度和求解精度都优于传统的蜂群算法、混沌蜂群算法和粒子群算法，证明了算法的可行性，为湿喷机械臂逆运动学的求解提供了一种新的途径。

    逆运动学混沌映射Levy飞行自适应湿喷机器臂

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    改善斜齿轮系统振动的低波动啮合刚度设计

    游志伟高景涛李浩南孙周...
    81-90,113页
    查看更多>>摘要：[目的]齿轮副时变啮合刚度作为齿轮系统最主要的内部激励之一，是齿轮系统产生振动噪声的重要原因。在以往的研究中，往往采用齿面修形和引入减振器来改善系统的振动响应，鲜有文献研究齿轮副啮合刚度波动对系统振动特性的影响。以斜齿轮为研究对象，提出了一种低波动啮合刚度设计方法以改善斜齿轮系统的振动特性。[方法]由于斜齿轮副在啮合过程中接触线长度会发生变化，从而产生刚度波动，因此，设计方法的核心思想是根据啮合原理推导出齿轮在啮合过程中接触线总长度变化最小所需要满足的条件;而后与有限元法进行对比，验证参数设计方法以及建立的啮合刚度模型的正确性和有效性。建立8自由度斜齿轮动力学模型，对比了优化前后反映振动能量的均方根图，分析了加载静态传递误差(Loaded Static Transfer Error，LSTE)和动态响应。最后，讨论了所提出的两种优化设计方法。[结果]结果表明，适当的参数设计可以显著降低齿轮啮合刚度波动，并优化LSTE、改善系统振动。研究结果为齿轮系统的减振设计提供了理论支持。

    啮合刚度低刚度波动振动改善斜齿轮

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