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Surface roughness strongly affects the surface load-carrying capacity, transmission efficiency, and bending strength of gears. However, tooth-surface roughness is traditionally measured in terms of the average roughness parameter of the tooth surface, which is satisfactory for processing quality control but inadequate for performance analysis purposes. Each point of the tooth-profile meshes sequentially and its parameters (such as slip–roll ratio, load, and friction) temporally vary throughout the gear transmission process. Considering these variations, this paper proposes a local roughness and evaluation method for analyzing tooth-profile wear. First, the gear-tooth profile (roughness, waviness, and shape deviation) is obtained on multiple geometric scales using a roughness profilometer. Second, the acquired curves are mapped to the gear coordinate system using the orthogonal distance fitting algorithm. Thereafter, the contact of the tooth surface is analyzed under the working conditions of a gear pair. The Hertzian contact width of the working points of the tooth profile is calculated from the root to the top of the tooth, and the roughness parameter at each point is calculated in the contact area. The obtained roughness parameters are sequentially connected to obtain the local roughness curve. Finally, the tooth profile wear is determined from the local roughness curve during an FZG gear test. The local roughness curves provide accurate evaluations of the lubrication state of the tooth surface and the locations of pitting and micro-pitting on the tooth surface. © 2025 Elsevier Ltd

Keyword ：

Gear teeth Gear transmissions Bending strength

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本发明公开了一种利用粗糙度轮廓仪进行圆柱齿轮表面形貌及齿距偏差自动测量的方法，将被测齿轮安装在伺服回转台上并旋转回转体将齿轮调整至最佳测量位置；调整粗糙度轮廓仪测头至被测齿轮1号齿定位点F<subgt;f</subgt;；控制粗糙度轮廓仪和回转台联动扫描测量所有轮齿齿廓；从扫描曲线中提取所有轮齿的齿廓部分曲线，将曲线与理论齿廓做最小二乘拟合将其映射到齿轮坐标系并计算得到各轮齿多尺度表面形貌；根据转台记录的齿轮测量过程中的转角数据和最小二乘拟合结果计算所有轮齿的齿距偏差。利用接触式粗糙度轮廓仪和高精度齿轮分度台的自动联动一次完成所有轮齿齿廓形貌和各齿分度角θ<subgt;i</subgt;的采集，经过数据处理计算得到各个轮齿的多尺度表面形貌偏差和齿距偏差。

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双斜齿轮由于具有重合度大、承载能力高、没有轴向力等优点广泛应用于航空航天、铁路交通和大型船舶等领域.随着高端装备性能指标的不断提高,对齿轮传动系统的功率密度提出了极为苛刻的要求.针对具有小退刀槽结构特点的双斜齿轮,基于车齿加工原理,提出了一种通过改变轴交角的方式进行连续切削以加工出双斜齿轮的车齿加工方案,建立了双斜齿轮车齿加工最小退刀槽设计数学模型,并利用虚拟加工仿真软件进行验证;采用控制变量法,分析了车齿刀具不同齿宽、螺旋角以及法向模数对退刀槽的影响,结果表明,退刀槽的宽度与车齿刀具螺旋角、车齿刀具齿宽、法向模数成正比;小螺旋角下,齿宽对退刀槽宽度的影响加剧.

Keyword ：

最小退刀槽 车齿刀 虚拟加工仿真 车齿加工 双斜齿轮

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The concave star structure is a typical negative Poisson's ratio structure which reduces the volume of the structure through mechanical compression. Usually, the parameters of the structure such as wall thickness, bevel angle, and size affect the strength, stiffness, and energy absorption characteristics of the structure. This study designs a novel 3D star-shaped structure with a negative Poisson's ratio. Through finite element method simulation and mechanical experiments, the influence of relevant parameters on the strength, stiffness, and Poisson's ratio of the overall structure is explored, and the deformation mode, load-bearing capacity, and energy absorption capacity of the structure under quasistatic compression conditions are systematically studied, and structural parameters with good mechanical properties are finally obtained. The unit cell of the proposed structure has higher strength and specific energy absorption, and the proposed star-shaped structure shows a stable negative Poisson's ratio phenomenon after array combination compared with the traditional star-shaped structure. The structure designed in this research has both high strength and stiffness, as well as good buffering and high energy-absorbing potential, to prevent structural fracture under limited compression distance, which may have broad application prospects in the field of protective structures.

Keyword ：

negative Poisson's ratios metamaterials 3D star structures energy absorption

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本发明提供一种齿轮齿廓粗糙度测量方法、系统、装置和介质。 该方法包括:获取目标齿轮副的设计参数和各齿形工作点的测试参数; 将实测表面轮廓与理论齿形曲线进行拟合,得到表面结构曲线; 根据理论齿形曲线上各齿形工作点的设计参数和测试参数计算赫兹接触宽度,并根据赫兹接触宽度确定表面粗糙度评价长度; 通过设定波长的滤波器对表面结构曲线进行滤波,得到表面粗糙度轮廓; 根据各评价长度的表面粗糙度轮廓,确定工作区域内各齿形工作点的表面粗糙度参数。

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本申请公开了一种机器人关节模组健康状态监测装置及方法，涉及人形机器人领域，该装置包括：振动温度传感器，设置在机器人关节模组的外壳上，用于在机器人关节模组以健康检测模式运行时实时采集机器人关节的振动信号和温度信号；机器人关节模组驱动板，用于采集机器人关节的电流信号、电压信号和位置信号；微控制器，与振动温度传感器和机器人关节模组驱动板连接，用于存储并传输机器人关节的信号数据；信号数据包括振动信号、温度信号、电流信号、电压信号和位置信号；上位机，与微处理连接，用于根据信号数据监测机器人关节模组的健康状态。本申请能够确定机器人关节模组的健康状态，从而识别机器人关节模组运行中的异常情况。

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本发明公开了基于运动传感器的数字孪生机械臂控制方法，包括以下步骤：步骤一：搭建及机械臂的数字孪生模型；步骤二：建立运动传感器与计算机之间的无线通讯；步骤三：使用卡尔曼滤波器进行姿态解算，将运动传感器的运动数据解算为当前姿态信息。得到姿态信息后通过机械臂逆运动学算法计算出在目标姿态下机械臂每个关节的角度和位移；步骤四：通过TCP通讯将运动参数发送给机械臂的控制器来控制机械臂运动到指定位置，同时unity将每个生命周期的运动发送到数字孪生模型中，以此实现数字孪生机械臂跟随真实机械臂运动。本发明解决了在恶劣工作环境下工作人员在近距离对机械臂进行控制时产生的生命健康问题。

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本发明公开一种协作机器人关节数字孪生体构建及应用方法、设备、介质及产品，涉及协作机器人领域。本发明结合关节模组的动力学模型以及关节模组参数建立其数字孪生模型，利用关节模组的动力学模型构建数字孪生建模，能够反应关节运行时的动力学行为以及运行状态，为构建具备动力学分析能力的协作机器人的数字孪生建模奠定基础。并且，本发明分别对数字孪生模型与实物模型的控制效果进行比较以确定数字孪生模型建模的准确度，对数字孪生模型的控制参数进行整定，并利用整定的参数进行实物关节的控制，在控制环中加入非线性误差的前馈补偿以获得更优的控制效果，以在克服传统关节模组建模局限性的同时，提高协作机器人系统的性能。

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本发明公开了一种三维星型负泊松比蜂窝结构，该结构涉及负泊松比超材料技术领域。其单胞结构由两个变形星型结构沿连接轴方向正交组合而成，该蜂窝结构由多个单胞交错连接而成。本发明的变形星型在传统梁连接星型结构的基础上，增大梁的宽度，去除左右连接梁，将上下连接梁高度减至星型角顶部星型角顶部削平与竖直星型角等宽。本发明所提出的星型蜂窝水平方向和前后方向沿内凹角交错连接，竖直方向沿连接轴进行组合。发明采用有限元仿真的方式研究了蜂窝结构在高厚度与长度比值下两个方向相同的高负泊松比性能，结合实验结果研究了阵列结构的力学性能增强效果。

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针对谐波减速器伺服传动系统中摩擦对位置跟踪精度的影响,提出非线性摩擦建模及前馈补偿的方法,并结合模糊自抗扰控制器提高系统的控制精度.首先,给出机电执行器中永磁同步电机的数学模型,构建了谐波减速器的动力学模型,推导了摩擦力矩和转矩电流的关系.通过小波+卡尔曼联合滤波的方式获取了不同转速下对应的转矩电流,采用3 次高斯拟合的方式得到了转速与转矩电流的函数关系.然后,根据自抗扰控制与模糊控制原理制定模糊规则,设计了模糊自抗扰控制器;根据拟合的数学函数在模糊自抗扰控制器中加入前馈补偿,抑制谐波减速器中非线性摩擦,提高系统控制精度.最后,通过实验与PI控制方式进行比较,实验结果表明,使用摩擦前馈补偿的模糊自抗扰控制方法较PI控制方法,在空载状态、负载状态下位置跟踪误差的均方根值减少了约180、176.

Keyword ：

非线性摩擦 滤波 谐波减速器 前馈补偿 永磁同步电机 模糊控制 自抗扰控制

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