某型越野车轮边行星轮传动机构功率分流动态均衡及体积优化分析

针对轮边行星轮传动机构在越野车底盘布局困难、可靠性差等问题,在保证机构强度刚度要求的前提下,以功率分流动态均衡和行星轮传动机构体积最小为目标,建立一种基于遗传算法理论的功率分流动态均衡及可靠性的优化方法,最后依据实际产品参数对提出的优化计算方法进行验证。研究结果表明,对越野车轮边行星轮传动机构进行动态均衡优化分析后,系统不均衡系数和动载系数波动效应均明显下降,分别下降33%、40%;对越野车轮边行星轮传动机构进行可靠性优化分析,系统在保证整体强度刚度的前提下,经过优化后各级减速体积均得到减小,系统传动比也随之下降,第一级体积下降10.23%,第二级体积下降5.76%,总体积下降7.95%,总体优化效果较明显;通过对越野车轮边行星轮传动机构的功率分流动态均衡及可靠性优化,能够降低系统整体的空间体积,大大提高装置空间布局的适应性。     

并联机构驱动力优化配置方法及应用研究

驱动冗余作为机构驱动力优化配置的一种有效手段,它的输入力大小以及冗余方式会对并联机构主驱动力有较大的影响。基于虚功原理建立了驱动冗余情形下的动力学方程,采用最小二范数解作为冗余驱动的输入。并以Z3并联动力头为例,理论推导和计算了其在单冗余驱动与多冗余驱动下主驱动力的大小,分析了不同冗余方式对主驱动力配置的影响。最后,将理论解算得到的冗余驱动力作用在仿真计算环境中进行仿真验证,结果证明该方法对主驱动力优化配置的有效性和可靠性。     

波浪补偿系统差动行星传动多目标模糊可靠性优化设计

将模糊可靠性设计应用于波浪补偿系统的差动行星传动装置优化设计,在一般优化设计方法的基础上,建立以波浪补偿系统差动行星传动机构“体积最小”、“径向尺寸最小”、“传动效率最高”、“行星轮轴承温升最小”、“外啮合膜厚比最大”和“外啮合齿根最大滑动率最小”等为分目标的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,研究处理多目标优化问题的模糊决策方法以及基于遗传算法的混合离散变量离散化处理方法,得到多目标模糊优化问题的求解方法。结合实例进行分析计算,经对比分析得出模糊可靠性优化设计更接近工程实际的结论。     

摆动活齿传动机构的传动性能分析与参数优化设计

研究了摆动活齿的一个工作循环运动状态,摆动活齿具有"运动倒置"特征.分析了摆动活齿啮合副的啮合过程.利用摆动活齿传动等效机构,分析其传动性能和最小传动角的位置.建立了以体积最小为目标的单目标优化数学模型,对摆动活齿的传动参数进行了优化设计,为改进摆动活齿传动的设计方法手段和提高其产品设计质量提供了技术支持.     

基于动态规划的冗余机械臂液压驱动系统能量优化

冗余机械臂液压驱动系统在执行任务时,消耗能源比较严重,从而造成了资源浪费.对此,创建冗余机械臂液压驱动机构平面运动简图,采用负载传感系统控制液压泵排量.建立机械臂动力学模型,构造目标函数并添加约束条件,对动态系统进行离散化.采用动态规划算法对目标函数进行优化,搜索出最优调节控制策略.结合具体实例,采用Matlab软件对机械臂液压驱动系统能量消耗进行仿真.结果表明:机械臂液压系统采用动态规划算法优化后,其消耗的功率较小.采用动态规划算法优化冗余机械臂液压驱动系统,能够节约资源,提高液压驱动系统运动的稳定性.     

太阳跟踪器电动推杆俯仰机构的参数优化

与固定式安装太阳电池板比较,采用太阳能跟踪系统可使其发电量提高25%～40%。本文根据太阳跟踪器俯仰机构几何关系,建立了完整太阳跟踪过程中电动推杆承受载荷最小的优化设计模型,通过编写MATLAB程序,对俯仰机构的布局参数和机构尺寸进行了优化。算例结果表明,优化的俯仰机构增大了最小传动角,提高了机构的传动性能,降低了电动推杆的载荷,保证了机构性能和可靠性。     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标可靠性优化设计

介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,在保证齿轮强度可靠性的前提下,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

数控机床传动机构精度可靠性优化研究

针对数控机床误差溯源不充分导致精度低、可靠性差等问题,对数控机床误差建模、精度可靠性分析、精度优化设计等方面进行了研究。基于多体系统理论建立了数控机床空间几何误差模型,分别对数控机床各方向传动机构进行了结构分析,建立了多层映射误差传递模型;基于数控机床传动机构精度可靠性函数,应用一次二阶矩法对含混合不确定性的数控机床传动机构开展了精度可靠性分析;以可靠性分析结果作为精度性能判断标准,结合灵敏度分析结果,建立了以制造成本最低为优化目标、满足精度要求为约束的精度分配优化模型,并利用遗传算法和蒙特卡洛法进行了数控机床传动机构的精度分配优化。研究结果表明:经过精度分配优化后,某数控机床传动机构精度可靠性由96. 89%提高到99. 87%,制造成本降低34. 74%。     

圆柱齿轮传动磨损可靠性优化设计

以圆柱齿轮传动为典型，在考虑应力和强度均为随机变量的基础上，同时考虑其它因素，与已有模型不同，建立了以齿轮磨损和体积最小为目标的多目标可靠性优化设计模型。采用混沌优化与Matlab语言的优化工具相结合的方法进行优化计算。简要介绍了混沌优化的背景和算法。     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标优化设计

本文介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解多目标优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.本文对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

双侧电机驱动的功率耦合机构传动方案设计方法

根据履带车辆传动特点提出了一种新的双侧电机耦合驱动传动方案。应用行星传动构件综合分析法,提出了方案优选的构件组合原则,建立了双侧电机耦合传动输入输出间的转速、转矩数学变换模型,并提出将特征参数转向再生功率机械利用率作为定量的评价指标。最终,形成了一种适用于双输入双输出功率耦合机构的传动方案设计方法,据此设计了双侧电机耦合驱动传动系统。计算表明,功率耦合机构能够实现履带车辆转向再生功率的机械回流,可降低电机的功率需求,所提出方案的电机功率需求仅为双侧电机独立驱动方案电机功率需求的0.65倍。分析结果验证了该设计方法的可行性和正确性。     

Design and characteristic research of a novel electromechanical-hydraulic hybrid actuator with two transmission mechanisms

Servo-hydraulic actuators (SHAs) are widely used in mechanical equipment to drive heavy-duty mechanisms. However, their energy efficiency is low, and their motion characteristics are inevitably affected by uncertain nonlinearities. Electromechanical actuators (EMAs) possess superior energy efficiency and motion characteristics. However, they cannot easily drive heavy-duty mechanisms because of weak bearing capacity. This study proposes and designs a novel electromechanical-hydraulic hybrid actuator (EMHA) that integrates the advantages of EMA and SHA. EMHA mainly features two transmission mechanisms. The piston of the hydraulic transmission mechanism and the ball screw pair of the electromechanical transmission mechanism are mechanically fixed together through screw bolts, realizing the integration of two types of transmission mechanisms. The control scheme of the electromechanical transmission mechanism is used for motion control, and the hydraulic transmission mechanism is used for power assistance. Then, the mathematical model, structure, and parameter design of the new EMHA are studied. Finally, the EMHA prototype and test platform are manufactured. The test results prove that the EMHA has good working characteristics and high energy efficiency. Compared with the valve-controlled hydraulic cylinder system, EMHA exhibits a velocity tracking error and energy consumption reduced by 49.7% and 54%, respectively, under the same working conditions.     

利用等效杠杆法分析自动变速器行星齿轮传动

利用等效杠杆法分析了三自由度三行星排行星齿轮传动变速器可以实现的档位数,并对三自由度三行星排行星齿轮传动变速器基本接合元件的布置、行星排之间可能的连接形式及各种传动简图进行了深入的研究,得出了可行的传动方案。利用相应的计算机辅助分析程序,对三自由度三行星排行星齿轮传动变速器的各种传动方案进行了全面的分析。建立了对行星齿轮传动变速器各传动方案的模糊评判目标进行定量化处理的数学方法,并通过模糊综合评判,得出了评判结果。     

用量针检测齿条分度圆的测量值的计算及应用

齿轮齿条传动是机械传动中常用的一种类型。影响其传动精度的一个重要参数是分度圆。在对齿条进行加工时,分度圆尺寸通常采用单个量针检测,需要计算测量值M,文中主要介绍钻套产品加工齿条时M值计算方法,并在实际生产中应用。     

精密柔索传动技术研究现状及分析

精密柔索传动是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质来实现的挠性摩擦传动方式,具有布局灵活、高精度、轻量化等特点,在多种灵巧性精密机电装置和伺服机构中得到了广泛的应用。本文归纳了柔索传动技术在精密指向机构、人机交互机器人、跑步机器人、灵巧手和微创手术末端器械等方面的应用进展;总结了亟待解决的基础理论和应用研究相关问题,主要包括传动机理研究、伺服系统的应用研究、针对典型应用需求的工程设计方法研究等;最后,对进一步发展精密柔索传动理论分析与工程设计技术提出了建议。     

下肢外骨骼伺服电机驱动控制方案设计

介绍了可穿戴式下肢外骨骼运动总体控制方案。针对人体髋关节和膝关节运动机理,采用了盘式伺服电机驱动二自由度下肢外骨骼模拟人体下肢摆腿运动控制技术来提高关节运动的响应性能,同时利用4个三维力传感器分别测量人大腿和小腿与外骨骼相互作用力,可用于外骨骼“人主机辅”控制模式算法设计中。在外骨骼2个关节处利用编码器获得关节角度、角速度信息既可用于外骨骼拉格朗日模型参数辨识,也可以作为反馈控制信号用于外骨骼“机主人辅”控制模式中。下位机采用LabVIEW驱动NI主控器实现信号传输与控制,上位机采用MATLAB/Simulink环境设计反馈控制算法与下位机进行实时通信,保证可穿戴式下肢外骨骼能够完成两种运动控制模式的目标,同时提高试穿员的可穿戴舒适性。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。     

9000m直流电驱动钻机绞车链传动系统设计与分析

依据9000 m 直流电驱动钻机的性能要求,制定了所配套绞车的传动方案。根据绞车功率配置和传动原理,以两种不同的方案对绞车链传动系统进行了详细设计,并分析了两种方案下钻机的负载性能。     

尼曼蜗杆加工参数分析

通过对高效传动蜗杆的参数分析,结合实际加工中容易出现的问题,分析尼曼蜗杆在实际生产中粗加工的切削方法以及精加工时加工装备的调整参数。最终获得高效快捷的加工方案,为高效传动机构的应用提供可靠的数据依据。     

Novel drive mechanism for in-tube micro robots

The volume of an in-tube micro robot is small and its interior space is very limited. However, conventional transmission methods are unfit to drive in-tube micro robots. A novel micro drive mechanism called the micro-elastic-meshing-wheel is presented in this paper. It can be used for transmitting power and locomotion between two shafts, which are upright and cross in a micro space. The mechanical model of the novel drive mechanism is built, and the maximal transmission force is deduced. Then, sufficient experiments are carried out to test maximal transmission force produced by the novel drive mechanism. The calculation and experiment results show that the novel drive mechanism can transmit sufficient power to in-tube micro robots. __________ Translated from Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2006, 34(7): 45–49 [译自: 华南理工大学学报 (自然科学版)]