针对纯滚接触锥齿轮在安装误差作用下易产生角速度突变、诱发振动和噪声的问题，提出一种对安装误差低敏感的齿面设计方法。

首先，基于安装误差对角速度的影响，将传动误差曲线预置为抛物线形；其次，利用预置的传动误差曲线对小轮理论齿面进行修形，建立了小轮目标齿面的数学模型；最后，构建了修形后的锥齿轮三维实体模型，并进行了齿面接触分析。

结果表明，实际导出的传动误差曲线与预置曲线基本一致，验证了齿面修形的有效性；优化后的齿面实际啮入、啮出点偏离齿面边缘，整体接触区向齿面中部靠拢，可有效避免边缘接触及应力集中。

为了解决电子机械制动系统中制动执行器与制动踏板之间无直接机械或液压连接导致无法反馈路感的问题，提出一种基于磁流变阻尼器的制动踏板感觉模拟器。

以Ansys/Maxwell和Matlab/Simulink为平台，分别进行下沉式制动踏板感觉模拟器的结构设计、磁流变阻尼器的结构设计、磁路分析及电磁仿真，并在不同工况下进行了整个系统的传统比例积分微分（Proportional-Integral-Derivative, PID）及模糊自适应PID控制的仿真分析对比。

仿真结果表明，该制动踏板感觉模拟器能较好地跟踪不同工况下的传统踏板特性曲线，适用性广；相较于传统PID的控制效果，模糊自适应PID控制的控制精度更高、控制误差更小，具有良好的应用前景。

针对传统磁瓦式磁轮在锅炉爬壁机器人应用中存在的磁场分布不明确、经验公式安全系数冗余、磁铁利用率低及磁轮过重等核心问题，旨在找出磁轮相同体积与质量约束下，N-S交替排布中磁吸力更优的磁瓦排布方案，并明确磁轮压3根与压2根锅炉水冷壁管时的磁场分布差异及磁吸力大小。

以火电锅炉水冷壁检测机器人为例，建立了4种外形尺寸相同但磁铁排布方式不同的磁轮模型；运用Maxwell软件，对4种不同结构形式磁轮在距离火电厂锅炉水冷壁2 mm时的磁吸力进行了仿真分析。

结果表明，磁轮磁瓦拼接处吸附比磁瓦中间处吸附时的磁吸力大5%~20%；在磁瓦中间处吸附时，无论磁轮压3根壁管还是压2根壁管，4块磁瓦排布方式的磁轮磁吸力均最大；磁轮压3根水冷壁管比压2根水冷壁管的磁吸力大10%~20%。

针对永磁体助磁式磁力齿轮运行时存在的不平衡磁拉力和高速转子结构强度低的问题，开展了相关研究。

首先，利用相位调谐法研究不同传动比对不平衡磁拉力的影响；其次，针对磁力齿轮高速永磁转子的结构特点，采用等效质量圆环法求解转子强度的解析解；最后，以降低最大应力和确保一定的输出转矩为优化目标，对隔磁桥与磁障的相关参数进行多目标优化。

分析结果表明，导磁块数与低速转子极对数的最大公因数G_{\mathrm{C}\mathrm{D}}=\mathrm{2}时的传动比可有效降低不平衡磁拉力；利用等效质量圆环法得到的最大应力的解析解与有限元仿真结果的相对误差小于等于1%，验证了解析方法的准确性；经优化设计，转子的最大应力显著下降。

针对传统电磁抓取器存在的断电失磁风险与高能耗，以及永磁抓取器存在磁力主动调控功能缺失等问题，提出一种磁极旋转式轻型抓取器及优化方法。

基于磁通连续原理与磁场叠加效应，通过协同调控磁极旋转角、几何尺寸与提离间隙，构建了“理论分析-数值仿真-试验验证”的寻优策略，最终获取磁极结构参数的全局最优解。

仿真和试验结果表明，设计的磁力抓取器在一定单位质量下的磁吸附性能均优于现有模型，具有结构紧凑、控制简单、近似线性控制的特点，应用场景广泛。

开槽盘式磁力耦合器导体盘为开槽结构，使其在运动过程中产生的磁路变得更加复杂多变，增加了电磁转矩的计算难度。为此，建立一种较为可靠的开槽盘式磁力耦合器电磁转矩预测模型，研究其转矩特性。

以一台18极16槽的盘式磁力耦合器为研究对象开展相关分析。首先，运用等效磁路法，将相邻磁路及自身磁路共同作用产生的感应涡流作为一条支路，引入到新的等效磁路模型中；考虑三维端部效应并结合安培定律和基尔霍夫定律，推导了磁力耦合器的气隙磁通和输出转矩表达式；其次，运用有限元仿真软件对开槽盘式磁力耦合器进行模拟分析，得到气隙磁场和感应涡流的分布规律，以及受相邻涡流影响下输出转矩随气隙厚度、转速差的变化规律；最后，搭建相应的试验平台，对理论计算及有限元仿真结果进行了验证。

结果表明，理论计算、有限元仿真与试验的结果基本一致。提出的理论模型具有较高的准确性，能够为开槽盘式磁力耦合器的转矩性能研究提供较为准确的预测模型。

工业机器人行业对RV减速器提出更高的要求，精度寿命体现了减速器传动精度的保持能力，是最重要的设计准则和使用指标之一。为提升精密减速器的精度性能，对可靠性进行评估至关重要。为此，分析了精密减速器的退化特性。

以RV80E减速器为例，提出基于Gamma过程的随机退化模型；结合减速器传动精度的性能退化数据，基于矩阵法和最大似然估计法对模型参数进行了估计；采用振动特征数据建立了基于遗传算法优化的高斯过程回归模型，以优化传动精度的预测。

结果表明，基于高斯过程回归模型的预测精度显著优于传统回归模型；采用算法预测后的结果更新随机退化模型的后验分布参数，能够有效实现对RV减速器精度寿命可靠度的评估，为进一步进行精度寿命的可靠性优化设计奠定了基础。

针对长距离带式输送机起动过程中的纵向振动问题，基于输送带黏弹特性分析，构建了带式输送机的动力学方程。以实际工程中的长距离带式输送机为例，利用AMESim平台搭建了动力学仿真模型，旨在探究起动过程中的加速度曲线及最佳加载时间。

首先，分析了常见起动曲线对输送带动张力的影响，提出一种“正弦+抛物线”的新型组合起动曲线；其次，通过引入爬行段和调整预起动阶段的速度，对该曲线进行了优化；最后，对比分析了不同加载时间下输送带的张力变化规律。

结果表明，在起动过程中采用优化后的“正弦+抛物线”组合起动曲线后，输送带产生的最大张力值较常用的正弦加速度曲线降低了5.8%；在系统稳定运行后加载物料，可有效降低输送带受到的张力冲击，从而延长设备使用寿命。

圆管带式输送机作为重要的散装物料环保运输设备，其输送带横向弯曲刚度的量化至关重要。研究旨在解决钢丝绳芯输送带横向弯曲刚度的量化问题。

首先，通过分析标准ISO 703：2017，确定了横向弯曲刚度的测量分析方法；其次，建立了圆管带式输送机钢丝绳芯输送带的数值模型及3D仿真模型，利用数值分析法和有限元法获取了不同方案下的输送带变形数据；最后，通过误差分析对比，论证了模型的合理性；并基于钢丝绳芯输送带的弹性模量、线质量及截面几何参数对成槽性的函数依赖关系，建立了输送带横向弯曲刚度的广义挠度公式。

研究结果为解决圆管带式输送机输送带横向弯曲刚度的量化问题提供了新视角，并为设备的设计与工程实践奠定了基础。

针对低速重载输送链传动存在的爬行现象及运动平稳性差的问题，基于多刚体动力学理论，建立了低速重载输送链传动动力学模型，开展了动力学特性研究，为提高低速重载输送链传动系统的平稳性提供参考。

考虑低速重载输送链传动系统的结构特点及输送载荷的影响，利用胡克定律模拟输送链节点的力学特性，构建了输送链107自由度动力学模型；采用模态叠加法对动力学模型进行求解，得到了低速重载输送链的动力学特性，研究了输送链的松边悬垂度和紧边摩擦力对传动速度变化的影响规律。

结果表明，降低松边悬垂度、减小链条与导轨间的摩擦因数，可有效减少输送链传动爬行现象的产生，提高输送链传动系统的运动平稳性。