通过导入假想全共轭齿面作为基准齿面，即大齿轮基准齿面是采用由加工机床设定参数形成的理论齿面，小齿轮基准齿面是采用与该大齿轮基准齿面完全相共轭的齿面，该假想齿面是瞬时线接触，无传动误差。对该基准齿面上的接触线进行拓扑网格划分，引入数字化合成误差概念，实现含有齿形误差和安装误差的螺旋锥齿轮的数字化真实齿面的构建。提出一种...
1．项目简介本项目克服传统晶须增韧和纳米颗粒增韧的缺点，采用原位合成技术，在微米或纳米基体材料上，利用价格低廉的晶须先驱体直接合成分散均匀的晶须，使晶须原位生长过程和陶瓷刀具烧结过程同时进行，充分发挥原位合成晶须增韧补强和纳米颗粒增韧补强的协同作用，研制具有优良力学性能的新型陶瓷刀具。系统研究原位分散合成晶须的生长机...
研究一种新型双足水上行走机器人推进机构及控制方法。借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能，分析双足机器人水上行走动力学机理；结合平面四杆机构运动和坐标转换公式，分析Watt-I型机构运动方程，用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹，设计双足水上行走机器人推进机构，建立机器人的虚拟样机模型并进行机构优化设计；设计机器人的中枢模式发生器（Central pa...
研究一类具有2个转动自由度的，n-4R并联指向机构。这类机构具有3条以上的4R支链，在其运动过程中始终存在一个对称面，动、基平台以及各支链的上、下连杆所处平面关于此面对称。从其几何对称特性出发，通过用方位／倾角参数描述机构的姿态（指向），推导出这类机构简洁、统一的运动学模型。在此基础上，分别讨论该类机构伴随运动、工作空间与奇...
提出一种新型矿用正铲液压挖掘机，其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Griibler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度，得出该工作装置能够满足正铲作业要求，可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论，建立通用的机构运动学分析框图，并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘...
针对当前各种不同类型异向啮合型双螺杆捏合机转子型线数学模型表达不一、性能优化及对比困难等问题，建立异向啮合型双螺杆捏合机转子型线设计的统一数学模型，改变阴阳转子头数及其他设计参数，演化得到包括目前常用异向啮合型螺杆转子在内的多种转子端面型线；采用粒子示踪法对几种不同典型螺杆转子流道中的动态混合过程进行研究，对表征螺杆...
以6自由度TX60型Staubli工业机械臂为研究对象，通过运动学分析，建立求解该机械臂位置逆解的非线性方程组。以末端执行器位姿误差最小为目标函数，将非线性方程组转化为无约束优化模型，并应用差分进化算法（Differential evolution algorithm，DE）求解该问题。为克服基本DE难以平衡收敛精度和计算可靠性的缺陷，提出一种自适应分工复合形差分...
全驱动灵巧手需要较多独立驱动单元，控制系统复杂，导致体积和重量过大，费用昂贵，在实际应用中有极大局限性。欠驱动灵巧手具有驱动单元少、控制简单等特点。在保证具有一定运动灵巧性的前提下，欠驱动灵巧手能极大降低灵巧手本体及控制系统的复杂度和制造维护成本，体现出更高的实际应用价值。由此提出一种新颖的仿人单腱弹性欠驱动四指灵巧...
针对关节式履带机器人攀爬楼梯的动态稳定性问题，提出一种关节式履带机器人与楼梯台阶一点、两点或多点接触的动态稳定性准则判别方法。通过对机器人攀爬楼梯障碍过程的分析，考虑机器人的动作规划、质心惯性力、驱动轮和摆臂轮的惯性力矩、履带棱对楼梯接触作用的影响，建立越障关键姿态的动力学方程。基于机器人爬楼梯的不滑移充分必要条件，...
针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题，提出了新颖的模拟装置，并设计了基于神经滑模的自适应补偿控制方法。该装置采用机械传动、电动机驱动和气悬浮的组合方式来实现做复杂运动的三维模拟。采用气悬浮来被动实现平面二维随动，采用力反馈的主动控制补偿技术来实现竖直方向升降。在考虑到精确模型无法获得及存在摩擦...
高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下，滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性，往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素，建立高速滚动轴承力学模型，计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成，建立滚动轴承，转子耦合系统...
针对小波包分解广泛存在频率折叠、频带重叠与频带错位缺陷，分析了其产生的根源，并以此提出了一种改进的冗余小波包分解算法。该算法通过交换偶数位置子带小波包分解后的两子带顺序来消除频带错位缺陷，通过引入两算子依据傅里叶变换滤波原理分别从频域滤去低、高频子带理论频率范围外的频率成分来避免频带重叠缺陷。分别使用仿真信号与某直升...
多轴联动机床刀尖点在空间运动过程中由于机床结构构形改变和轴间耦合作用，会造成动结合部刚度的非线性变化，进而改变系统惯性矩阵、刚度矩阵元素的量值，从而导致系统动态特性的改变。以一台典型的三轴联动龙门机床为研究对象，采用集中参数法建立轴间耦合下三轴联动机床系统的动力学模型，并推导系统的动力学方程，其系数矩阵是系统运动状态...
1．项目简介针对不同材料基底、混合材料、掺杂结构以及曲面浮雕结构的微米及亚微米尺度大台阶元件三维结构参数测量传感机理问题，开展抗非均匀反射扰动特性的光学共焦传感方法研究。研究工作揭示了抗扰动特性与线性区间扩展和高灵敏度响应特性的关系，描述了复色照明线性范围与高灵敏度响应特性耦合机理，理论证明了全局最小化旁瓣抑制滤波器...
针对空气静压导轨运动过程中出现的气膜波动问题，研究溜板气腔结构、节流器直径、供气压强对气膜内气旋及气膜波动的影响。通过仿真数据的对比分析发现气旋现象与气膜波动存在紧密的联系。从仿真结果得到了对气膜波动产生影响的因素有：节流孔的直径、气腔的结构形状和供气压强的大小。在上述的这些影响因素中供气压强的大小对气膜波动影响较大...
采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型，将内齿圈视为弹性连续体，导出内外约束条件下的运动微分方程，并将其与刚体构件的集中参数方程相结合，构建出系统的运动微分方程。基于所建模型，进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类：中心构件扭转振动模式...
为了解决复杂机械零件有限元仿真效率与计算精度难以保证的问题，提出一种面向复杂外形机械零件的全六面体有限元网格生成方法。通过引入有限元网格误差估算理论对关注区域的误差特性及其导致因素进行分析；基于复杂外形机械零件的几何特征与物理特性建立模型关键区域识别准则，并研究模型计算域虚拟规划策略给出其算法及其实施步骤；以模型计算...
为使数控机床主轴系统热模型更为准确，混合响应面模型和多目标遗传算法，提出一种多参数、多目标热模型修正方法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性（温升、热变形等）数据，采用中心复合设计的试验设计方法，在设计空间抽取样本点进行数值模拟，建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应...
机械加工零件表面平面度误差估计是零件质量控制的重要内容。三坐标测量机（Coordinate measuring machine．CMM）广泛应用于零件表面平面度误差测量，但是由于测量成本的限制，CMM获取的测量样本数量有限。因此需要采用空间插值方法，获取更准确的平面度误差估计。通过建立空间统计学的变异函数模型描述零件表面测量数据之间的空间相关性，并推...
装配特征之间的变动解析是产品装配偏差累积分析的重要基础，针对现有研究成果未考虑零件间装配特征定位顺序对配合间隙影响的问题，提出一种定位优先级约束下间隙配合的变动解析模型与装配成功率计算方法。建立了两个零件之间多基准装配的数学模型，并分析装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动。通过对平行平面配合、圆柱面配合、圆锥面配...
3D打印复合成形工艺将3D打印技术与静电纺丝技术相结合，在构建具有多尺度多梯度结构特征的，生物硬组织修复用再生支架方面表现出独特优势。提出一种针对3D打印复合成形工艺的生物CAD／CAM系统构建方法，不仅能实现成形过程的自动监控，保证多工艺的柔性复合，而且能实现从STL模型，到生成加工路径信息，并最终驱动系统硬件进行加工的自动化处...
自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素，传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度，基于三坐标测量机（Coordinate measuring machine，CMM），提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中，通过不断拟合样件上已测点，预算待测点及其测量矢量，指导CMM自动采集...
化学机械抛光（Chemical mechanical polishing，CMP）材料去除及负载特性主要受界面摩擦影响。对旋转型CMP系统进行了运动学和动力学分析，由此建立了CMP设备抛光界面摩擦负载（包括摩擦力矩和摩擦径向力）表达式。系统研究了CMP设备抛光头＆抛光盘主体结构负载特性随运动参数的变化规律，发现抛光头／盘转速比对负载影响最为明显：随转速比的...
高速切削过程中绝热剪切局部化断裂的发生是第一变形区绝热剪切演化的结果。研制了高速车削刀．屑快速分离装置，对切屑根部试样进行金相显微观察，探讨绝热剪切局部化断裂的速率相关特性，建立绝热剪切局部化断裂过程的物理模型。结果表明，高速切削过程的绝热剪切演化随切削速度的提高主要经历了绝热剪切的发生、形变带、转变带和绝热剪切局部...
针对金属结合剂超硬磨料磨具结合剂密实、难修整、容易堵塞（容屑空间小）的问题，提出一种孔隙自生成超硬磨料磨具加工技术：在金属结合剂中添加“可溶”填充剂，加工过程中利用特定溶液溶解磨具表层的“可溶”填充剂，从而在磨具表层形成类似多孔金属的孔隙结构，以提供容屑空间、并增强磨具自锐性。分析了Zn、CaO和Si02三种“可溶”填充剂“...
为减小飞行阻力和增强雷达散射，提出采用精密磨削和微细磨削组合加工工艺在陶瓷飞行体表面加工出曲面微沟槽结构。首先，利用精密修整后的金刚石砂轮圆环形端线沿数控曲线插补轨迹将陶瓷加工成光滑曲面，然后利用微细修整成角度为60^ο的金刚石砂轮v形尖端在曲面上沿飞行体轴向方向加工出微沟槽结构，最后通过风动试验分析不同曲面结构对空气阻...
用传统的抛光方法很难对细长管内表面进行抛光；利用磁场控制的磁粒刷就可以较容易实现复杂管件内表面的研磨抛光。这种抛光方法是把磁性磨料和油性研磨液的混合物裹附在v形磁铁的两极，在磁铁的吸引下将磨料混合物压附在工件的内表面，增大磨料对内壁的研磨力，提高抛光效率。磁极端部开槽的v形磁铁在其开槽处较利于磨料的自发搅拌，使磁性...
为满足高速磨削内孔的需要，研制一种由金属、工程陶瓷和黏弹性阻尼材料组成的新型复合结构减振砂轮接杆。对磨杆的设计原理和黏弹性阻尼结构进行论证，在保证砂轮接杆具有较高静刚度的前提下减小平均密度和增大阻尼比。对该砂轮接杆的刚度、固有频率和谐响应等静、动态性能进行有限元分析和试验验证，并与普通钢质整体式砂轮接杆和金属．陶瓷复...
针对非正交结构的双转台型五轴机床，提出一种从工件坐标系变换到机床坐标系的逆运动学求解方法。该方法适用于正交及非正交情况下，双转台型、摆头＋转台型和双摆头型五轴机床的后置处理问题。分析非正交双转台型五轴机床的结构特点，建立此类机床的通用结构形式。基于点绕空间任意轴的旋转变换公式，建立非正交五轴机床各运动坐标同刀位数据之...
根据恒磨除率原理，建立了凸轮轴磨削数学模型。通过对凸轮轴数学模型的分析以及系统驱动能力的限制，确定了工件转速非圆段的降速比与砂轮水平进给的最大速度、最大加速度、最大加加速度。提出砂轮进给正、反向同步加减速的控制方法，动态地求解正反向插补会合点同时达到最大进给速度，实现凸轮旋转的最优速度插补。将上述算法进行编程与仿真，...
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