基于CFD的螺旋桨敞水性能数值分析与验证

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)理论,采用分区混合网格方案,结合雷诺时均纳维斯托克斯(Reynolds-averagednavier-stokes,RANS)方程和三种不同的湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟。所采用的网格划分方法具有网格数量少、质量高的特点。计算结果得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及尾流场的速度、压力分布等水动力特性参数,预报值与试验数据吻合较好,验证了数值方法的正确性,且说明雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM)这种湍流模型更适合螺旋桨粘性流场的数值计算,具有较高的预报精度,为复杂旋转机械粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。通过对螺旋桨敞水性能的分析,得到螺旋桨粘性流动所特有的流动分离、梢涡的形成与结构以及尾流场等一些重要现象和特征,为螺旋桨噪声、振动的研究和新型高效推进器的设计提供理论指导和技术支持。     

圆柱滚子轴承动态负荷分析

轴承旋转时,每个滚子受到相同的周期性动态负荷作用,动态负荷对轴承性能有重要影响.建立圆柱滚子轴承动态负荷分析的数学模型,并给出求解方法.结合一实例,得到轴承每个滚子公转一周时动态负荷的变化曲线,以及每个瞬时承载区所有滚子动态负荷分布的规律,最后分析轴承工况参数对动态负荷分布的影响规律.结果表明:径向游隙和径向负荷对动态负荷分布的影响较大,而内圈转速对动态负荷分布的影响较小.     

一种新型移动平台的传动系统设计与分析

针对复杂而非结构化的地理环境,研制了一种基于行星轮系的新型移动平台.对该平台的传动系统进行了结构设计计算与分析.采用计算结果制作了平台样机,在多种复杂地形中进行试验,结果表明,该平台具有很强的越障、跨沟、爬阶梯、上陡坡等功能及其复合功能,为具有轮、腿复合功能的移动平台新机构的研究探索了一个方向.     

球齿轮的磨削加工和齿根过渡曲面方程的推导

球齿轮机构是一种能传递空间二维运动的新型齿轮机构.为了解决球齿轮的精加工问题,设计了在范成法加工条件下利用球齿轮与盘形砂轮的啮合运动来加工球齿轮的精密磨削加工方案.介绍了球齿轮齿根过渡曲线的形成原理,以及球齿轮齿根过渡曲线的加工方法.推导出了球齿轮齿根过渡曲线与过渡曲面的参数方程,仿真和实验验证了该方法的正确性.     

渐开线环形齿球传动中齿面曲率及曲率半径研究

首先从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,导出环形渐开面参数方程式;然后利用微分几何原理推导了齿球齿轮传动的齿面主曲率与主方向,得出面齿轮传动中诱导法曲率的两个主值;分析了传动中的主要参数对曲率的影响,所获得的结论对面齿轮传动的接触强度计算与分析具有参考价值。     

基于渐开线球齿轮的机器人柔性手腕结构与运动分析

介绍了一种基于渐开线环形齿球齿轮传动的机器人新型柔性手腕及其空间八杆驱动机构。该柔性手腕由六个球齿轮按特定规律串联而成,构成了一种多系杆的空间运动行星轮系机构。新型柔性手腕具有3自由度,可实现全方位偏摆运动和自旋运动,任意方位最大偏摆角可达126°,其运动性能明显优于著名的Trallffa柔性手腕。介绍了多个球齿轮的串联结构型式,分析了新型柔性手腕的结构特点和动作原理。对驱动机构进行了可动性分析,建立了驱动机构的运动学模型。分别进行了手腕偏摆运动分析和自旋运动分析,利用Denavit-Hartenberg方法确定了六个球齿轮的位姿矩阵,推导了手腕输出轴偏摆角与第一级系杆框架偏摆角之间的关系,并求出了输出轴末端的坐标参数方程,建立了自旋运动正、逆问题运动学模型。上述驱动机构和柔性手腕的运动学分析模型成为设计控制系统的依据。     

基于行星轮系的移动机器人及其特性分析

提出了一种新的移动机器人——基于行星轮系的移动机器人,并主要研究了其越障性能、跨沟性能和静态稳定性,证明这种机器人具有很好的环境适应能力,越障能力强。     

空心圆柱滚子接触变形的一种计算方法

空心圆柱滚子与套圈间的接触属于非Hertz接触问题.通过对空心圆柱滚子接触特性的分析,发现空心滚子与内、外圈具有线接触变形和本身弹性弯曲变形的双重特性,把空心度作为影响接触变形的一个重要参数,提出了一种计算空心滚子接触变形的方法.该方法计算的结果与有限元方法获得的结果进行对比,结果表明:对于3种不同规格的滚子分别在不同空心度及外载荷的情况下,两者计算结果相当吻合,该计算式可作为空心滚子接触变形计算的-个参考公式.