2018年, 第42卷, 第6期　
刊出日期：2018-06-15
  

  • 全选
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    理论研究
  • 摆线锥齿轮小轮粗切优化与仿真
    蒋闯, 邓效忠, 聂少武, 耿龙龙
    机械传动. 2018, 42(6): 1-6. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.001
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    介绍了一种用端面铣削法展成粗切摆线锥齿轮小轮的方法。根据展成加工中端面铣削法和端面滚切法的特点建立了统一的数学模型，采用端面铣削法数控加工时各轴运动的表达式实现了高阶泰勒展开，并对各项式系数进行了计算。以减小齿面偏差为目标，基于对运动多项式系数的优化建立了目标函数，编制了优化计算程序。基于上述理论基础，引入算例对粗精切齿面偏差展开了理论分析，最后完成了齿轮的虚拟加工。结果表明了展成粗切加工摆线锥齿轮理论的可行性和正确性。
  • 分流型内平动齿轮传动效率的理论与试验研究
    赵自强, 殷学宾, 王文中
    机械传动. 2018, 42(6): 7-11. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.002
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    针对分流型内平动齿轮传动装置的结构及运动特点，对其传动效率进行了研究，得到了分流型内平动齿轮传动装置整机传动效率的数学计算模型。以2齿差的内平动齿轮副为例对其啮合效率进行分析，传动比小于100时，啮合效率可达96.7%~98.2%。搭建了样机效率测试试验台，编写试验台实时效率监测软件，构建效率实时监测系统。试验结果表明，测试结果与理论分析结果能较好地吻合，效率数学计算模型正确可信，大传动比的分流型内平动齿轮传动具有很高的传动效率。
  • 基于尺寸误差的精密钢球传动组合输出盘力学性能分析
    姜威, 安子军, 张悦, 秦凯
    机械传动. 2018, 42(6): 12-16. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.003
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    针对实时无隙精密钢球传动组合输出盘创新结构，在考虑钢球和导向槽尺寸误差的基础上，建立啮合副接触点力学模型，利用力矩平衡方程以及接触点处刚度系数，推导出啮合点实际接触角和法向力的计算公式并进行精确求解。将法向力转化为接触区上的分布力，计算分析了接触区中心变形、压强和无量纲应力及其在误差影响下的变化规律。研究结果表明，两种误差的变化均影响组合输出盘的力学性能，其中，钢球尺寸误差对法向力分布的影响更为明显，也是影响组合输出盘力学性能的主要因素。研究结果为精密钢球传动组合输出盘创新结构设计与分析提供理论依据。
  • 基于联合仿真的空间3-RPS并联机构运动求解
    淡卜绸, 李旗, 侯晓莉
    机械传动. 2018, 42(6): 17-21. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.004
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    在分析空间3-RPS并联机构结构的基础上，得到该机构运动求解的方法指导和位姿逆解方程。对于并联机构运动正解复杂的特点，利用MATLAB软件、Pro/E软件和ADAMS软件对其运动进行联合仿真求解。用Pro/E软件对机构进行实体建模，利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件对其进行编辑定义。给定机构运动输出位置，根据位姿逆解方程，用MATLAB编程计算得到关节转动副逆解曲线与输出姿态角曲线，应用ADAMS函数处理功能将转动副转角曲线转化为机构的驱动函数，添加在3个转动副关节上，得到机构运动正解。机构正逆姿态角求解曲线的吻合，证明了该方法的可靠性和正确性，其求解过程简便，运动学性能直观，为虚拟样机技术提供了可借鉴的方法。
  • 矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮齿向修形研究
    侯庚, 张迎辉, 陈秀花, 梁竞夫, 郑迎梅
    机械传动. 2018, 42(6): 22-27. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.005
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    大型矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮为低速重载硬齿面齿轮，挖掘过程中不可避免会出现齿轮偏载现象，通过对齿轮齿向修形以达到提高其承载能力、改善其接触状态的目的。在建立齿轮薄片理论模型的基础上，运用挖掘机挖掘过程载荷谱确定提升减速器齿轮齿向修形参考载荷，将修形参考载荷作用下的齿轮接触应力最小作为目标，进行提升减速器各级小齿轮（主动轮）的轮齿螺旋线修形，进而将不会出现过大的齿面边缘载荷为目标，进行各级小齿轮的齿向鼓形修形。相比修形前，修形后的齿轮的齿面接触应力显著降低，并且齿面边缘接触状况明显改善。仿真研究结果表明，大型矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮齿向修形，对提高齿轮承载能力和改善齿面接触状况均具发挥了积极作用。
  • 圆弧齿廓面齿轮根切研究
    盛伟, 冯占荣, 王利霞
    机械传动. 2018, 42(6): 28-31. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.006
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    针对圆弧齿廓面齿轮在加工过程中易发生根切现象，采用理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方法研究该面齿轮不产生根切的最小内半径。首先确立刀具齿轮齿面方程，进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面方程。然后根据圆弧齿廓面齿轮不产生根切条件理论，通过MATLAB软件进行数值计算。将计算出的结果与仿真实验得到的结果相比对，验证了所求圆弧齿廓面齿轮不发生根切时的最小半径值的正确性。
  • 基于运动链的脉动式无级变速器机构型综合
    宋仲康, 白联强, 王鹏
    机械传动. 2018, 42(6): 32-35,43. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.007
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    根据现有脉动式无级变速器拓扑构型，总结出7点脉动式无级变速器的设计要求，并通过类配综合计算出满足设计要求的运动链。对找到的运动链中构件和运动副逐一赋权，得到多种新型和部分现有的脉动式无级变速器机构构型，进而证明基于运动链的机构型综合方法和新构型的有效性和合理性。从多种新构型中比较选择，最终确定了基于齿轮连杆组合机构的脉动式无级变速器作为优选机构。
  • 基于线速度矢量法分析CR-CR式行星齿轮机构的传动方案
    刘臣富, 张玉书, 秦勇杰
    机械传动. 2018, 42(6): 36-38. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.008
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    通过绘制CR-CR式行星齿轮机构中齿圈、行星架和太阳轮的线速度矢量图，直观呈现行星齿轮机构中各元件的转动方向和速度大小。基于得到的线速度矢量图，利用几何法计算典型传动方案的传动比，与解析法计算出来的传动比完全一致，进而验证了利用线速度矢量法对CR-CR式行星齿轮机构的传动方案进行分析的正确性和可行性。
  • 仿生步行机器人腿部八连杆机构轨迹优化
    张陈曦, 吴胜权, 何永, 傅春萍
    机械传动. 2018, 42(6): 39-43. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.009
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    针对一种仿生机器人腿部的八杆机构，通过研究机构运动时的轨迹建立优化设计的数学模型，以此提高机器人的步行速度、运动稳定性和越障能力。应用软件ADAMS建立机构的参数化模型，并进行多目标优化设计寻找最优解。根据优化结果，更改八杆机构参数重新仿真后，机器人腿部在一个运动周期内的速度、稳定性和越障等参数均得到提升，优化效果明显。可为同类机构的优化设计提供些许参考与借鉴。
  • 外激波滚柱活齿传动齿廓设计及传动特性研究
    廖振兴, 豆林瑞
    机械传动. 2018, 42(6): 44-48. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.010
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    为实现外激波滚柱活齿传动结构参数的模块化和系列化，对其齿形方程与传动特性问题进行了研究。运用坐标变换和齿形包络原理推导了中心轮齿廓方程，研究了中心轮齿数、激波系数和齿形系数对中心轮齿形的影响，推导两类典型传动压力角的函数式，并分析了各压力角及压力角极值的变化规律，确定了各压力角极值与激波系数及中心轮齿数的关系。研究结果表明，激波系数越小，中心轮的齿形的齿顶处曲率半径越小；齿形参数、中心轮齿数越大，中心轮的齿形的齿顶处曲率半径越小；随着θK的增加，α1先增加后减小，α2、α3与α4均先减小后增加；Ⅱ类传动的激波器活齿的压力角较大；随激波系数的增加，α1max、α4max单调递减，α2min、α3min单调递增；随着中心轮齿数的增加，α2min、α3min逐渐减小，α1max、α4max变化较小。
  • 渐开线圆柱齿轮齿向鼓形修形方法研究
    相涯
    机械传动. 2018, 42(6): 49-52,107. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.011
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    适当的齿轮齿向修形能防止载荷过于集中，改善啮合性能，降低噪声，提高承载能力。以齿向载荷分布模型为基础，依据啮合齿向误差和轮齿变形，建立了齿轮有效接触宽度和鼓形量的计算方法，并给出了齿向鼓形修形曲线方程；通过创建不同鼓形量的齿轮副三维模型，采用三维接触有限元方法计算得到了轮齿的齿向载荷分布规律。结果表明，按文中方法确定的理论鼓形量，可使轮齿齿向载荷分布系数达到最小值。
    • 设计计算
  • GTF减速器柔性传动轴的响应面设计
    刘超, 方宗德
    机械传动. 2018, 42(6): 53-57. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.012
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    对GTF减速器的传动轴进行了响应面设计并最终确定了其最优几何参数。首先，使用Python语言在Abaqus平台上开发了柔性轴有限元模型的参数化计算程序。该程序能够自动实现有限元分析的全过程，从而提高了计算效率。其次，采用优化的拉丁超立方抽样方法在设计空间内得到60个采样点，调用参数化程序求得了所有采样点对应的传动轴上最大Von Mises应力值，并以该应力为目标函数建立了响应面优化模型。最后，将最优解反代入有限元模型中再次求解，所得结果验证了该响应面模型的正确性。同理，给出了以刚度为目标函数的响应面模型及其最优解。两种响应面设计方案为工程应用提供了理论依据。
  • 基于水波法的并联机构的工作空间分析与参数优化研究
    夏永强, 罗玉峰, 石志新, 羊龙, 邹金龙, 李少帅
    机械传动. 2018, 42(6): 58-63. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.013
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    提出一种基于混沌映射算法的水波法来实现平面并联机构工作空间的快速搜索，以3-RRR平面机器人为例对其可达工作空间、定姿态工作空间、灵活工作空间进行了分析，定义了一个评价转动能力指标来分析机构在可达工作空间内的转动能力，并通过MATLAB实现可视化绘图，直观地描述了转动能力在工作空间内的分布情况。最后通过遗传算法对机构进行尺度优化，有效提高了机构的转动能力。
  • 单臂架起重机起升-变幅系统的设计与仿真
    孙远韬, 章增增, 张氢, 秦仙蓉, 孙天朔
    机械传动. 2018, 42(6): 64-67,75. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.014
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    从单臂架起重机吊重高度补偿的数学模型出发，求解分析得到了一种总体结构形式，并结合差动减速箱的传动方式，实现用一个减速器完成单臂架起重机的变幅和起升，在此基础上通过ADAMS/cable绳索模块仿真分析了系统变幅过程中吊重高度位移变化，并与数学模型MATLAB仿真结果对比，验证所设计的差动减速器满足工程实际需要。
  • 3-CPaRR并联机构的动力学分析及滑模控制
    朱景原, 王见, 丁泽华, 周睿, 刘俊辰, 曹毅
    机械传动. 2018, 42(6): 68-75. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.015
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    为建立一种新型三自由度解耦并联机构（3-CPaRR）的刚体动力学模型和滑模控制器，详细地阐述了该机构的结构组成；通过运动学约束分析，研究了该机构的运动学规律，揭示了该机构在空间正交方向上的移动完全解耦特性，确定了支链末端转动关节为消极运动副；基于运动学分析的结果，运用Lagrange方程法建立了该解耦并联机构的动力学模型；基于上述分析利用滑模面设计了该并联机构控制器，基于Lyapunov函数分析了系统稳定性；通过实例计算，分析了驱动构件的线速度、驱动力的变化规律，与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了动力学模型的正确性，并验证了滑模控制器的有效性和稳定性。上述研究为该解耦并联机构的样机制作和实时控制系统的研究提供了理论基础。
  • 基于偏心距修形对应力均衡齿廓的等效代换
    轩亮, 姜恒, 关天民, 谢超
    机械传动. 2018, 42(6): 76-80,85. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.016
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    以高精FT针摆传动的FT455机型为载体，采用"等效代换"的理论，基于偏心距修形法，对应力均衡齿廓进行等效代换。以保证齿形误差最小为目标函数进行VB编程和MATLAB优化，优化设计出偏心距修形齿廓取代应力均衡齿廓。使等效代换之后的齿廓的啮合齿数和传动误差都在允许范围内，并计算等效应力均衡齿廓的传动精度和齿面的应力分布。通过ANSYS有限元分析对理论编程计算结果进行验证分析，确定这种等效应力均衡齿廓可以代替应力均衡齿廓。
  • 一种埋入式在线清洗冷凝管机器人设计研究
    袁夫彩, 梁凯辉, 王念政, 杨雷
    机械传动. 2018, 42(6): 81-85. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.017
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    为提高冷凝管内壁清洗机器人的工作性能，解决现有清洗设备工作效率低和成本高等问题，研制了新型的冷凝管清洗机器人。根据机器人的工作环境，以及实际清洗工作的需要，设计了该清洗机器人机械本体机构、抗干扰的管道旋转连接器、清洗作业系统和工作流程；分析了该机器人传动系统设计过程，编制了设计计算的程序流程图，实现了传动系统的快速分析、计算和校核。该项研究不仅为冷凝管内壁清洗提供了一种新型的埋入式在线清洗机器人，而且也为同类机器人设计提供了理论依据。
  • 空间三平移全柔性并联机构构型设计
    李坤全, 文睿
    机械传动. 2018, 42(6): 86-89,93. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.018
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    针对全柔性并联机构的柔性铰链存在蠕变、回程反力和应力松弛的缺陷，基于空间三自由度并联机构的设计原型，设计了两种不同结构形式的全柔性并联机构。首先，基于"铰链替换法"设计出了一种全柔性并联机构；然后，基于"型综合法"和拓扑优化理论设计了一种集成式全柔性并联机构；最后，建立机构的静刚度分析和频域分析模型，分别对机构进行仿真分析和实验研究。结果表明，相对于第一种方案的全柔性并联机构，集成式全柔性并联机构具有更高的运动精度、更优的刚度特性和更佳的抗振性，验证了集成式全柔性并联机构拓扑优化设计方法的有效性。
  • 大齿圈成形磨削仿真及余量分配技术研究
    罗勇, 陈蔚芳, 陈奇伟, 苏川
    机械传动. 2018, 42(6): 90-93. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.019
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    大型齿圈成形磨削时不同的磨削余量会影响磨削力及磨削热的大小，从而引起不同的磨削变形，合理的余量分配对于保证齿圈加工质量意义重大。基于磨削接触区域模型、磨削力模型和磨削移动热源理论，分析了齿圈成形磨削在热力耦合作用下的变形预测仿真流程，建立了磨齿余量分配模型。以某大型齿圈为研究对象，以变形控制为目标，对不同磨齿余量进行了磨削变形仿真，得到了较优的余量分配值。研究方法对提高齿圈成形磨削加工精度具有一定的借鉴意义。
    • 试验分析
  • 某采煤机重载齿轮磨损表面激光熔覆及磨损性能研究
    赵宁, 陶礼, 郭辉, 张蒙祺
    机械传动. 2018, 42(6): 94-96,114. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.020
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    以齿面磨损失效的德国进口久益（JOY）采煤机行走齿轮为绿色再制造研究对象，通过对其表层受损疲劳层去除、优化再制造激光参数以完成无裂纹无孔隙的耐磨耐腐蚀激光复合层制备。继而检测激光复合熔覆层与基体结合状态、并对熔覆层抗磨损性能等做了系统分析。研究中所采用的绿色再制造方案选用高效率、与基体结合区平整的矩形光斑激光熔覆模式结合镍基自熔合金粉末进行再制造工艺研究。通过对磨损失效轮齿表面依次做除锈除渣、去疲劳点蚀、无损探伤、激光增材制造，再对激光熔覆层样品做纵剖面扫面电镜（SEM）分析、磨损测试，最终得出结论：矩形激光束制备的再制造齿面抗磨损性能优异、激光熔覆层与轮齿基体呈现优良冶金结合，故而再制造轮齿工作面质量已达到并超过新品齿面，符合绿色再制造产品标准。
  • 修形齿轮弯曲应力试验研究及有限元验证
    陈学师, 唐进元, 陈思雨, 傅志红
    机械传动. 2018, 42(6): 97-101. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.021
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    齿轮静动态啮合特性研究对提高齿轮承载能力和动力学性能具有很高的理论价值。主要通过试验和有限元对比的方法研究齿廓修形量的变化对齿根弯曲应力的影响。试验中采用机械功率封闭的标准FZG齿轮传动试验台，并通过导电滑环的使用实现了齿轮传动过程中齿根弯曲应力的动态测量。通过试验和有限元分析得到的主要结论有：齿廓修形可以明显地降低齿轮传动过程中齿轮副的齿根弯曲应力；齿轮副的转速越高，齿廓修形对齿轮副齿根弯曲应力的改善情况越明显。
  • 串联机构拓扑结构自动综合算法
    刘小山, 罗玉峰, 石志新, 王罡, 夏永强
    机械传动. 2018, 42(6): 102-107. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.022
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    基于方位特征集（POC）理论，提出了一种串联机构拓扑结构的自动综合方法，对串联机构拓扑结构进行了数字建模，给出了自动综合步骤并做出人机交互界面。首先，用矩阵对串联机构进行数字化描述，然后，利用穷举法对运动副方位配置关系列举，用算法实现方位特征集自动求解，筛选出满足要求的机构，并设计出GUI人机交互界面。提出的自动综合方法具有普遍性的意义，综合出的机构具有完备性，为计算机对机械系统自动化分析提供方便，使自动化实现具有可操作性。
  • 浸油润滑状态下直齿轮啮合周期内的流场分析
    周雅杰, 王斌, 凌建辉
    机械传动. 2018, 42(6): 108-114. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.023
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    为研究齿轮搅油损失机理问题，以及进一步提高齿轮传动效率，对齿轮搅油损失影响因素进行了研究。针对浸油润滑状态下的齿轮传动工况，建立了齿轮箱内流域有限元模型。应用该模型分析了不同转速和转向下齿轮外圆面、啮合区油液的飞溅变化，以及啮合点处的压力变化规律，并计算出齿轮阻力矩及搅油功耗损失值。研究结果表明，在中低速传动工况下，相对于齿轮转速的变化，转向的变化对啮合区域泵油量、外圆面甩油量、啮合点压力以及齿轮搅油损失的影响更大。该结论为后期齿轮传动节能研究提供了一定的理论依据。
  • 正铲液压挖掘机工作装置的动力学分析与仿真
    刘宝, 冯志友, 莫帅
    机械传动. 2018, 42(6): 115-119. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.024
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    对一种正铲液压挖掘机进行动力学分析，运用虚功原理对工作装置进行动力学建模。基于Matlab对动力学模型进行数值计算，在给定负载情况下得到了铲斗在挖掘过程中3组液压缸的驱动力变化曲线。利用ADAMS仿真软件对该挖掘机工作装置进行动力学仿真，将仿真得到的结果与计算值进行对比，得到3组液压缸的驱动力误差曲线，误差在合理范围内，证明了动力学建模方法的正确性。
  • 基于MED-RSSD的滚动轴承早期故障特征提取
    杨斌, 张家玮, 王建国, 张超, 秦波
    机械传动. 2018, 42(6): 120-124,128. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.025
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    滚动轴承出现早期故障时，因为背景噪声的影响，故障信号非常微弱，故障信息难以提取，为了能有效检测出轴承故障，提出了最小熵反褶积（Minimum entropy deconvolution，MED）与共振稀疏分解（Resonance sparse signal decomposition，RSSD）相结合的诊断方法。首先，运用最小熵反褶积对含有噪声的轴承故障振动信号进行降噪处理；然后，对处理后的信号进行共振稀疏分解，将信号分解成包含谐波信号的高共振分量与包含瞬态冲击信号的低共振分量；最后，将低共振分量进行包络功率谱分析提取故障特征频率。通过信号仿真和实验处理，表明该方法对微弱故障特征提取具有较好的适用性。
  • 大节距轨迹约束型输送链振动特性分析
    李树境, 尚鹏, 李守东, 崔增耀, 梁艳书, 洪林
    机械传动. 2018, 42(6): 125-128. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.026
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    振动是影响链传动性能的主要因素。与普通滚子链传动不同，由于轨道的约束，大节距输送链的主要振动形式为沿着轨道方向的纵向振动。针对此问题，建立了大节距轨迹约束型输送链模型及其等效构型。根据多自由度系统振动原理，建立了链条的动力学模型，并求出其固有频率和主振型。根据多自由度系统强迫振动理论，计算了链条在一个周期内的动态响应。以上分析表明，大节距轨迹约束型输送链纵向振动固有频率较大，空载工况下的受迫振动响应较弱，链条整体振动较普通滚子链有很大的改善。
  • 重型刮板输送机减速器箱体动特性与试验研究
    曹保林, 张云波, 吕凯波, 籍超越, 李志忠, 廉自生
    机械传动. 2018, 42(6): 129-133,175. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.027
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    齿轮箱箱体的力学特性直接影响着重型刮板输送机可控启动装置（CST）运行的可靠性。针对某型CST齿轮传动系统，采取动力学分析与试验研究相结合的手段，在额定载荷工况下，确定齿轮箱箱体的支承动反力及边界条件，分析其瞬态应力、振动响应特性，获取齿轮箱体的固有特性与刚度的薄弱位置；最后，开展CST齿轮箱加载试验，分析运转状态下箱体表面应力和振动信号及其频谱。分析表明，理论结果与实测数据具有一致性，箱体表面的最大动应力通常远小于其材料的许用应力，箱体和齿轮传动系统不会出现耦合共振现象，中间箱体为整个减速器箱体的刚度薄弱环节，且箱体在输出端的前部振动较大。研究结果为CST减速器结构的动态优化提供理论依据和数据支撑。
  • 5-DOF偏置型机械手工作空间包域分析
    李飞, 王杰, 周志远, 江维, 刘亚文, 李红军
    机械传动. 2018, 42(6): 134-138. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.028
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    针对基于运动学正解的蒙特卡罗法在求解机械手工作空间时，难以得到包域边界特征，而偏置型机械手的工作空间及未包域空腔形状直观性不强等问题，建立了基于连杆长度及关节角范围的包域边界点模型，得到所研究偏置型机械手的工作空间内、外边界曲线表达式，并描绘出直观、精确的工作空间透视图。通过对两种方法的理论分析及仿真求解，验证了运动学正解及蒙特卡罗法所求工作空间的正确性，并可直观看出其工作空间存在曲面包络的内未包域空腔，最后通过对内未包域空腔、工作空间体积及性能的分析，证明该偏置型机械手具有良好的工作空间性能，对偏置型机械手工作空间的研究具有理论指导意义和实践应用价值。
  • 双臂机器人工作空间的分析与仿真
    谢生良, 刘祚时
    机械传动. 2018, 42(6): 139-143. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.029
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    以双臂机器人为研究对象，进行工作空间分析。首先，使用D-H法对双臂机器人建立连杆坐标系并求解正运动学方程；然后，基于蒙特卡罗法求解了三维工作空间，沿Z轴方向分层；其次，按角度划分法和极值理论提取了工作空间边界点；最后，采用最小二乘法对边界点进行了曲线拟合。结果表明，使用MATLAB仿真，工作空间边界点提取效果较好，拟合曲线误差较小，双臂协作空间较大，为进一步的动力学分析、轨迹规划和运动控制提供了参考。
  • 谐波齿轮啮合刚度的有限元分析
    韦乐余, 王长路, 张立勇, 刘新猛, 乔雪涛, 王瑞峰
    机械传动. 2018, 42(6): 144-147,150. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.030
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    谐波齿轮啮合刚度计算是其动力学分析的基础。基于有限元加载接触分析原理，结合谐波齿轮的静态及动态接触特点，以单个轮齿啮入-啮出过程中的不同位置为研究对象，选取接触位置离散点，对各离散点的啮合数据进行提取分析，得到了单个轮齿不同啮合位置的单齿刚度曲线及综合啮合刚度曲线。并与已有研究成果进行了对比，验证了该方法的正确性，为研究谐波齿轮传动的动力学特性提供了依据。
  • 预弯原理卷制套筒对链条性能的影响
    刘毅, 刘德鹏, 王顺功, 赵卫萍
    机械传动. 2018, 42(6): 148-150. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.031
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    采用预弯原理卷制套筒，接缝回弹开隙减低到最少，尺寸波动范围明显减小；预弯套筒链条较普通套筒链条耐磨性能显著提高，销轴与套筒在内链板部位上最大磨损量降低，套筒在循环硬化的作用下表面硬度均有所提高。
  • 基于光电编码器的齿轮动态传递误差测量系统
    梁志豪, 赵克刚, 刘延伟, 叶杰
    机械传动. 2018, 42(6): 151-156. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.032
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    构建了一套基于光电编码器的齿轮动态传递误差测量系统。该测量系统首先利用光电编码器测量齿轮副的输入轴和输出轴的转角，然后对采集到的脉冲信号进行计数和插值处理，得到基于等时间采样的转角序列，最后通过比较两轴的转角序列即可得到齿轮副的动态传递误差。建立了齿轮系统的非线性动力学模型并基于4阶Runge-Kutta法进行数值求解。通过模拟光电编码器和数据采集卡对仿真结果（转角信号）进行采样，研究了光电编码器的分辨率和数据采集卡的时间分辨率对测量精度的影响。仿真结果表明，对于最高转速不超过1 500 r/min的齿轮系统，光电编码器的分辨率不低于200线/转且数据采集卡的时间分辨率不低于3.3×10-9 s，能够保证测量结果的精度要求。齿轮传动台架实验也表明基于该测量系统得到的动态传递误差具有良好的可重复性，并且其数值大小与实验现场的噪声情况相符合。
    • 开发应用
  • 基于EMD与深度信念网络的滚动轴承故障特征分析与诊断方法
    俞啸, 范春旸, 董飞, 丁恩杰, 吴守鹏, 王昕
    机械传动. 2018, 42(6): 157-163. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.033
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    为了实现滚动轴承故障的智能诊断，提出了一种基于经验模态分解（Empirical mode decomposition，EMD）和深度信念网络（Deep belief network，DBN）的轴承故障诊断模型。首先，采用经验模态分解对振动信号进行处理，选取有效的本征模态函数（Intrinsic mode function，IMF）分量及其Hilbert包络谱、边际谱，计算其统计参数，构造原始特征集；然后，提出了一种基于极限学习机（Extreme learning machine，ELM）的特征选择方法（Features selection base on ELM，FSELM），以去除原始特征集中的冗余和干扰特征，选取出故障状态敏感特征；最后，利用深度学习在高维、非线性信号处理方面的优势，完成基于DBN的故障特征自适应分析与故障状态智能识别。通过对12种轴承状态进行分类实验，表明FSELM方法能够选取出故障的敏感统计特征，DBN方法的自适应特性能够有效提高故障状态识别准确率。
  • 基于ELMD能量熵与AFSA-SVM的行星齿轮箱关键部件故障诊断研究
    张鲁洋, 秦波, 尹恒, 王建国
    机械传动. 2018, 42(6): 164-170. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.034
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    针对行星齿轮箱振动信号复杂时变调质特点使其"难表征"，致使据此构建的状态辨识模型精度低的问题，提出一种基于总体局部均值分解（Ensemble local mean decomposition，ELMD）的能量熵与人工鱼群算法（Artificial fish swarm algorithm，AFSA）寻找支持向量机（Support vector machine，SVM）最优核函数系数组合的行星齿轮箱关键部件的状态辨识方法。首先，利用ELMD分解经形态平均滤波的行星齿轮箱关键部件的振动信号来获取若干窄带乘积函数（Product function，PF）。然后，计算其能量熵来构建高维特征向量集。最后，将其作为输入，通过训练学习建立AFSA优化SVM的行星齿轮箱关键部件状态辨识模型。实验结果表明，所提方法能凸显原信号中的有效故障成份，提高了模型的状态辨识精度。
  • 结晶器自动加渣机补偿机构设计与控制优化
    革军, 陈新元, 陆永良
    机械传动. 2018, 42(6): 171-175. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.035
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    针对传统结晶器加渣设备存在保护渣浪费、保护渣厚度不均匀等问题，设计了带有出料口矩形化补偿机构的自动加渣机，以解决保护渣浪费的问题。建立机构运动学模型，利用MATLAB对驱动连杆的角速度进行仿真分析，并拟合出合适的电控指令曲线，进行实时调节，保证出料口中心运动速度基本稳定，以解决保护渣投撒厚度不均匀的问题。最后，通过自动加渣实验表明，滑动平台位移的实测值与理论值误差小于5%，出料口中心运动轨迹近似为直线且摆动速度基本不变，结晶器内保护渣分布均匀。
  • 大重合度内啮合齿轮传动设计及试验研究
    许爱芬, 贾巨民, 高波, 田广才
    机械传动. 2018, 42(6): 176-180. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.036
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    研究了一种新型大重合度内啮合齿轮传动的齿形设计原理及方法。齿顶齿形采用摆线，啮合圆介于内外齿轮节圆之间。该型齿轮副特别适用于少齿差传动，传动过程中，可保证多对齿同时啮合，且压力角小，能显著改善轮齿及轴受力状态。由于只有齿顶部分参与啮合，避免了根切等缺陷。该型传动兼具精密传动与重载传动特点，传动平稳，承载能力大，精度、刚度、效率较高。试验结果及有限元分析验证了该传动的优越性能，为其工程应用提供了理论和技术支撑。
  • 同步器齿套端面跳动在线检测系统研究
    申凯, 刘飞飞, 孟得姣
    机械传动. 2018, 42(6): 181-184. https://doi.org/10.16578/j.issn.1004.2539.2018.06.037
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    设计了一种同步器齿套跳动在线检测仪器。该仪器能够较好地完成数据采集、跳动误差的处理和显示。整个系统由机械部分和控制部分组成：机械部分自动完成被测齿套的检测及堆放；控制部分由PLC对机械手控制，工控机实现跳动检测和数据处理，并对跳动误差进行修正。测试结果表明，仪器能够满足齿套精度在±3 μm的要求。该仪器测量精度高且速度快，能够应用于同步器齿套跳动的在线检测，为其提供一种新的检测方法和思路。
机械传动
Journal of Mechanical Transmission
ISSN 1004-2539
CN 41-1129/TH

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