蜗杆传动并行设计方法与实施技术的研究

针对蜗杆传动设计的特点，采用基于知识工程的方法构造了蜗杆传动CAD软件的系统结构和设计平台。采用面向对象的程序设计构造蜗杆传动的知识库和实施推理策略，提出了啮合分析的优化计算方法。首次提出了并行设计环境下各类蜗杆传动集成CAD软件的设计原理与方法，以完成蜗杆传动的选型、参数、结构设计及工艺决策等相关任务。提供的实例符合相关的设计标准。     

蜗杆形成原理及面向对象的建模方法

按蜗杆加工方法对蜗杆进行分类，采用面向对象的方法建立了圆柱蜗杆和环面蜗杆加工的空间坐标系，对数学模型进行了推导，各种具体的蜗杆仅需按刀具母线安装位置或刀具母面建立子类，通过继承即可建立具体蜗杆的齿面方程从而进行啮合分析及评价各类蜗杆传动的啮合性能，为蜗杆传动的、选型和工艺设计提供依据和设计原则，为蜗杆传动的CAD模型、图形处理、并行设计和专家系统的知识库的建立提供了基础。     

枪械设计专家系统原型的研究

专家系统是人工智能技术中重要而有活力的分支之一，它在枪械设计领域中的应用，对于推动枪械设计过程向自动化及智能化方向发展，具有重要的现实意义。本文论述了枪械设计专家系统研究中的主要问题，提出了枪械设计专家系统的原型构想，重点讨论了步枪方案设计知识的提炼方法，并探讨了适合于枪械设计专家系统要求的知识表示，知识获取、推理及绘图方法。     

电力系统事故处理专家系统工具的设计与实现

描述了电力系统事故处理专家系统工具的设计过程，提出了将电网拓扑数据库与知识库分离、将事故处理知识分为一般知识和特殊知识的设计思想，介绍了模块化的事故处理推理机的结构。另外，还提出了用于事故处理的电网结构知识的通用表示方法及基于广度优先搜索技术的分区域电网解列判断方法。基于这种思想开发的电力系统事故处理专家系统工具可以方便地开发电力系统事故处理专家系统。     

集团军军事装备管理专家系统的研究

本文分析了军事装备管理系统的特点，运行环境和系统目标，研究人工智能及专家系统的在军事装备管理中的应用，提出了军事装备管理专家系统总体设计及网络数据的设计、知识库和知识表示，揄策略和知识获取了及其实现步骤，并给出了军事装备管理专家系统的开发过程和实施程序。     

枪械设计专家系统原型的研究

专家系统（ＥＳ）是人工智能（ＡＩ）技术中重要而有活力的分支之一，它在枪械设计领域中的应用，对于推动枪械设计过程向自动化及智能化方向发展，具有重要的现实意义．本文论述了枪械设计专家系统（ＥＳＦＤ）研究中的主要问题，提出了枪械设计专家系统的原型构想，重点讨论了步枪方案设计知识的提炼方法，并探讨了适合于枪械设计专家系统要求的知识表示、知识获取、推理及绘图方法     

基于大神经元的专家系统

本文基于大神经元原理建立了神经网络专家系统的基本理论和框架，同时提出知识表示、获取、推理以及建立由不同领域专家知识组成的专家系统的大神经元方法。     

机制主义下控制系统的拟人特性

为了从功能主义的角度验证机制主义的“智能生成的共性核心机制”——“信息－知识－智能的转换”理论的正确性，研究了控制系统拟人特性——“自协调、自适应、自组织、自诊断”特性及其相互关系，具有拟人特性的系统可以根据内外环境变化而自动变化、自行维护. 提出了使用功能主义方法即专家系统实现拟人特性的方法，并设计了自协调专家系统、自诊断专家系统、自组织专家系统、自适应专家系统的框架，而专家系统的设计过程，充分体现了信息向知识的转换，知识再向智能的转换.     

综采设备故障诊断的框架知识表示

专家系统主要产品包括三个组成部分：知识库、推理机和用户接口，其核心是知识库，有效合理的知识表示是专家系统中知识处理的基本前提。采煤机、液压支架和乳化液泵站是组成综采设备的三种主要设备。作者以这三种设备为基础，对综采设备故障诊断专家系统中的知识表示问题，提出了用框架结构对其知识进行表示，讨论了框架结构知识表示的推理和搜索技术，并可以用C 语言实现，得出正确的诊断结论。     

机制主义下控制系统的拟人特性

为了从功能主义的角度验证机制主义的“智能生成的共性核心机制”——“信息－知识－智能的转换”理论的正确性，研究了控制系统拟人特性——“自协调、自适应、自组织、自诊断”特性及其相互关系，具有拟人特性的系统可以根据内外环境变化而自动变化、自行维护. 提出了使用功能主义方法即专家系统实现拟人特性的方法，并设计了自协调专家系统、自诊断专家系统、自组织专家系统、自适应专家系统的框架，而专家系统的设计过程，充分体现了信息向知识的转换，知识再向智能的转换.     

变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置设计

将鼓形蜗杆传动装置设计为机器人减速器并应用于机器人的转动关节,有利于机器人减速器的国产化。以变齿厚内齿轮齿面为工具齿面,通过分析鼓形蜗杆副的内啮合运动规律,建立6个标架。通过内齿轮上的辅助标架和工作标架,确定蜗轮转动角度、蜗杆转动角度及工作角度之间的关系。根据啮合原理,建立鼓型蜗杆副的啮合方程、二类界限曲线方程及一类界限曲线方程,再通过MATLAB R2013b绘制图像。依据U10PLUS KV170型电机参数,确定鼓型蜗杆传动装置的设计参数,通过MATLAB绘制蜗杆齿面螺旋线并输出ibl文件,再通过Creo2.0绘制鼓形蜗杆传动装置的3维模型。研究发现：1） 变齿厚内齿轮具有对称的楔形轮齿,在安装过程中可调节内齿轮的相对轴向位置,实现内齿轮与蜗杆在Creo虚拟环境下无干涉装配。2） 鼓形蜗杆副中心距为100 mm,与中心距为220 mm的相同设计参数的环面蜗杆副相比,鼓形蜗杆副的中心距减小,结构更加紧凑。3） 内齿轮设计宽度为110 mm,依据鼓型蜗杆副的接触线在蜗轮甲、乙两齿面的分布范围,确定内齿轮的工作宽度为75 mm。4） 分析一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置关系,一界曲线分布在蜗杆齿根内部,确定无根切发生。5） 结合传统设计方法,设计具有驱动、传动及支撑一体化结构的变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置。在驱动方面,电机安装在蜗杆内部,实现蜗杆与电机一体化;在传动方面,通过调整内齿轮的相对轴向位置,实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿;在支撑方面,采用支撑轴进行定位安装,无需安装箱体,实现装置结构的简化。结果表明：内齿轮轮齿的对称楔形结构有利于蜗杆副的安装与调整,可实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿,提高蜗杆传动副利用率;依据工作宽度设计内齿轮,有利于降低内齿轮制造成本;通过对蜗杆副的接触线、二类界限曲线、一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置的分析,验证啮合传动的合理性;提出应用于机器人转动关节的驱动、传动及支撑一体化结构设计方案,实现变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置的设计。     

包络蜗杆分度凸轮机构装置

将成熟的蜗轮蜗杆传动技术引入到分度凸轮机构研究领域,提出包络蜗杆分度凸轮机构的新构思,并就该机构的传动原理、结构特征及技术特点作了简要的论述,为样机制造奠定了基础．     

侧隙可调式蜗杆传动综述

根据调整原理对侧隙可调式蜗杆传动进行分类,论述每种侧隙可调式蜗杆传动的调整关系及其优缺点。从国内外蜗杆传动的发展和现状的分析出发,根据我国工业发展的特点和对侧隙可调式蜗杆传动的需求,预测侧隙可调式蜗杆传动的研究热点和发展趋势。研究内容对选用现有侧隙可调式蜗杆传动和研发新型侧隙可调式蜗杆传动具有一定的指导作用。       

准双导程锥蜗杆传动研究

提出和建立了准双导程锥蜗杆传动的概念与方法。蜗轮蜗杆构成的传动仍然建立在空间相错轴螺旋齿轮传动原理基础上。蜗杆的两侧齿面是两个螺旋角不等的阿基米德螺旋面,是一种等导程锥螺杆。蜗轮蜗杆传动啮合状态等效于双导程锥蜗杆传动,它在两个基圆柱公切面内形成近似直线接触。准双导程锥蜗杆传动,蜗杆可以在车床上采用类似于切削锥螺纹的方法完成加工,配对的锥蜗轮利用标准模数齿轮滚刀实施切齿加工,使工程实施更为简便。分析了阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面的误差及其影响因素,推导了蜗杆与蜗轮相关几何参数计算公式。在已经建立的传动副设计方法基础上,完成样件加工和初步传动试验。     

蜗杆传动的优化设计

针对蜗杆传动的特点，通过对蜗杆传动设计的过程分析，进行了设计变量的选取、建立目标函数和确定约束条件，建立了蜗杆传动的数学模型和求解优化问题的基本思路及方法．采用Matlab软件中求解约束极小值的优化工具箱函数fmincon进行实例计算，得出了蜗轮齿圈体积最小的最优解。对降低产品生产成本具有一定的价值。     

平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆齿面误差检测及溯源

平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,由平面齿内齿轮及平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆所组成,具有体积小、重量轻及高功率密度等特点,在对体积和重量有限制的特服重载传动领域有广泛的应用前景。为了掌握平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆齿面精度理论,本文利用微分几何与啮合理论建立含工艺误差的齿面数学模型,基于齿轮测量中心自由扫略功能分析齿面数据采集方式,探讨测头半径补偿原理及齿形匹配方法等,研究基于遗传算法的齿面误差溯源优化算法,并对样件齿面进行误差检测试验及误差溯源分析,验证了上述误差检测原理及溯源方法的可行性。研究内容能为平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆的精度评价及后续高精修正加工提供理论指导,有利于内齿轮包络鼓形蜗杆传动的推广和应用。     

锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

环面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度与装配偏差对蜗轮副的传动性能有直接影响,针对复杂蜗杆与蜗轮齿廓提出数字化建模方法与模型求解算法。构建锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。联立包络条件和齿廓边界给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并建立了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮成型特征,设计了其复杂齿面数字表征模型求解算法,运用Matlab计算了蜗杆与蜗轮齿廓的啮合点云。在造型系统中,对啮合点云包络拟合获取了蜗杆与蜗轮三维数字化模型。将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配验证了建模效果。建模实例和装配结果验证了蜗轮副数字模型与求解算法的有效性与准确性。     

蜗杆传动的多目标模糊优化及Matlab算法实现

将多目标模糊优化设计应用于普通圆柱蜗杆传动设计.以普通圆柱蜗杆传动的蜗杆头数、模数、直径系数为设计变量,以蜗轮齿冠体积最小,蜗杆刚度最大,即蜗杆轴的挠曲量最小为目标函数,建立了蜗杆传动多目标模糊优化的数学模型和求解优化问题的基本思路及方法.应用Matlab优化工具箱实现多目标模糊优化的算法,编写了实现蜗杆传动多目标模糊优化程序,得出最优解,与原设计方案相比,体积下降36.72%,蜗杆轴挠度下降了84.48%,显著提高了传动刚度.