一种高性能重载齿轮的研究

在对斜齿轮和人字齿轮的优缺点进行分析的基础上，提出了一种新齿形的圆柱齿轮－对称弧形圆柱齿轮。根据刀盘参数，选用合适的刀倾角，采用新的展成法，圆满地解决了失配量的控制和加工这种齿轮的关键性问题。分析了在普通多轴联动数控机床上的加工原理，建立了数学模型。通过空间相对运动的分析，提出了各运动轴系数的确定方法，并对齿轮曲面方程及微分几何结构参数等进行了分析讨论。研究结果表明，这种齿轮具有弯曲强度高、运转平稳、无轴向分力等特点，可以预见，这种新型对称弧形圆柱齿轮是一种有希望的高性能重载传动齿轮。     

重载接触试验与机理分析

为研究重载接触工作状况下机械零部件的耐磨性,提高零部件的使用寿命,以某重载装备伸缩臂的托辊系统为研究对象,进行托辊系统与支撑板重载接触试验,研究摩擦试件的磨损机理.使用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析仪对试件磨损后的表面宏/微观形貌、化学成分和塑性变形情况进行分析.结果表明,在重载工作状况下,随着磨损次数的增加,支撑板的磨损机理呈现为综合的磨粒磨损和黏着磨损;而由于托辊的硬度比支撑板硬度高,所以托辊的磨损机理主要是磨粒磨损,伴随着轻微的黏着磨损.通过对磨损后托辊截断面的显微组织观察,发现表层片状珠光体局部区域有位错、组织破坏等现象,这表明重载接触下托辊已经发生塑性变形.     

重载矿用自卸车车厢轻量化耐久技术应用

针对中国重型矿用自卸车车厢轻量化寻优技术推广难的问题,提出了一种适合矿用自卸车车厢生产企业的低门槛参数化寻优方法,通过子模型的方式降低壳单元和实体单元同时参数化建模技术难度。同时针对车厢生产和使用过程中车厢板磨损等引起的结构刚度下降问题,提出了一种基于6 sigma的结构耐久研究技术,从磨损的角度量化车厢轻量化后的结构耐久安全问题。以某150 t重载矿用自卸车车厢轻量化为例,使用Q690D和NM450轻量化设计和生产的车厢,经过2年的客户跟踪表明车厢结构安全可靠,轻量化后车厢减重5 t(减重比18.52%),车厢耐久寿命为原车厢的2倍左右,单车年节约燃油和维检费用约50万元。     

道岔区固定辙叉心轨垂磨对轮轨动态接触的影响

通过实测数据和文献资料,分析了辙叉区心轨垂直磨耗分布规律,并基于该规律构造了各级垂直磨耗分布曲线。针对重载条件下普速铁路60 kg·m^-1钢轨12号单开道岔,基于车辆-道岔耦合动力学的理论,建立重载货车-道岔耦合动力学模型,计算分析了固定辙叉心轨垂直磨耗对重载货车通过道岔辙叉区轮轨接触的影响规律。结果表明:心轨顶宽20～40 mm范围是实测心轨垂直磨耗较为严重的区域;随着心轨垂直磨耗量的增大,轮载过渡区轮轨接触力最大值和接触力过渡曲线波动性普遍增大,轮轨接触关系随之恶化,心轨与翼轨之间的轮载过渡平稳性随之下降;当轨道几何不平顺较为良好时,心轨顶宽40 mm处垂磨应控制在5 mm之内。     

托卡马克遥操作多功能重载机械臂旋转关节救援机构研究

以多功能重载机械臂中的关键旋转关节潜在的故障为对象，开展关节救援机构的研究。分析了该关节救援机构的概念设计，针对可能的故障提出了一种切实可行的救援机构设计方案。按照简洁、模块化的设计原则，综合考虑救援机构概念设计、救援工况需求和旋转关节内部的空间布局，设计了以救援减速箱机构和电机抱闸开启机构为主体的关节救援机构，同时明确了该关节的救援操作流程。     

基于近似模型的重载仿生腿多目标优化

针对大型六足机器人在运动过程中腿部刚度不足和振动的问题，提出一种基于近似模型的多目标综合优化方法. 建立有限元模型，分析各类复杂工况下腿部结构强度、刚度 和模态频率等性能，确定仿生腿的优化空间. 对仿生腿静态及动态性能建立参数化模型，定义相应的设计变量，采用优化拉丁超立方方法分别对仿生腿基节、大腿和小腿模块进行试验设计，获取初始样本点，拟合各模块响应面模型、克里格模型和径向基函数神经网络模型，通过误差分析选定精度最高的近似模型，并联合第二代非支配排序遗传算法，以静态刚度、质量和首阶固有频率为目标，约束最大应力，对仿生腿进行优化设计，对优化后的结果进行分析验证. 结果表明，重载仿生腿经所述方法优化后，在满足结构强度的前提下，平地工况最大变形下降9.73％，斜坡工况最大变形下降9.46％，首阶固有频率提升3.45％，仿生腿总体质量下降8.63％.