提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。

设计了一款机翼对称拍打的X翼扑翼机构。采用曲柄滑块机构,将曲柄的圆周运动转化为直轴的直线往复运动,直轴再通过摇杆带动两侧机翼,从而实现机翼的对称拍打。制作了一台扑翼机构的样机,运用光学运动捕捉系统和风洞对该扑翼机构进行了运动测试,从扑翼机构的拍打角度幅值、拍打频率、产生的升力以及电机的运行状况方面分析了该扑翼机构的可靠性。通过对比试验,确定了一组合适的拍打角度幅值和翼面面积,使得该扑翼机构能够产生12.9 g的升力,验证说明clap-fling机制能够有效提高该扑翼机构的升力。

为解决现有研磨仪连杆在设计使用年限内出现断裂失效的问题,对连杆进行了结构优化设计。首先,对连杆所属曲柄滑块机构进行动态静力分析,求解出连杆在1个运动周期内受到的外力,以此作为后续连杆强度分析的理论依据;其次,使用Ansys Workbench完成连杆的静力学强度分析和疲劳强度分析,确定连杆失效是由于疲劳强度不足造成的;最后,以连杆质量最轻为优化目标,以满足疲劳强度要求为约束条件,使用响应面法对连杆进行优化设计。优化设计确定了合适的过渡圆角半径、薄端圆环厚度和杆身宽度。仿真结果表明,优化后连杆受到的极限拉伸等效应力最大值降低了58.7%,疲劳寿命增加了1.4倍,能够满足使用要求。

为了在开展含间隙铰多体系统动力学性能分析时选择最佳的接触力计算方法,以含间隙铰曲柄滑块机构为对象,建立了含间隙铰曲柄滑块机构多体动力学模型,针对几种接触力计算方法进行系统的对比分析。研究了不同间隙、曲柄转速和恢复系数下,接触力计算方法对曲柄滑块机构动力学性能分析的影响。结果表明,在研究径向间隙、驱动载荷和恢复系数变化对多体系统动力学影响时,选择Lankarani-Nikravesh接触力模型和Zhiying-Qishao接触力模型都相对可靠,且ZhiyingQishao接触力模型对恢复系数敏感程度最低。

磨损是导致机械设备和机械零部件失效的主要原因之一,磨损与系统动力学响应的耦合对机构的性能均有重要影响。基于一种转动副反力的简化求解模型,进行了一系列的参数研究。结合达朗贝尔原理对曲柄滑块机构进行动力学建模,利用Winkler弹性地基模型获取界面的接触压力分布,使用Archard模型计算间隙副的磨损深度,建立了含间隙曲柄滑块机构的磨损与动力学耦合分析框架;通过与有限元(FEM)方法的比较发现,该磨损计算耦合模型不但具有相当的求解精度,而且在计算效率方面有质的提升。

在不影响交通的前提下,使汽车势能有向地转化为电能。采用定性的分析方法对汽车重力势能的转换进行研究,设计一种利用"非自然"资源——汽车重力势能来发电的系统。用液压回路、曲柄滑块机构、发电机装置等组成了完整的发电系统,并对该系统工作效率进行计算,基于能量回收的方法将传统发电装置改造为以液压和机械为主的能量转换系统,实现公路上的能量回收利用,解决了发电地域、季节、距离、污染等关键问题,对绿色发电的研究有重要意义。

采用联立约束法对高速压力机中曲柄滑块机构进行了动力学建模,并用Matlab/Simulink对其进行了动力学仿真分析。快速地求解出了冲压力为800KN时,不同转速下,曲轴的输入转矩、曲轴支撑处和曲轴连杆处的约束反力随时间的变化规律。仿真结果表明：随着曲轴转速的增加,曲轴的惯性力增大,引起的附加转矩增大,而且增量远大于冲压力引起的附加转矩增量。曲轴转速增加引起的约束反力增量远大于冲压力引起的约束反力增量。所得结论为高速压力机主传动形式的选择、曲柄滑块机构的动平衡结构的设计及曲轴的设计提供了研究依据。

为实现某导弹型号测试中触发行程延时开关的一致性和可靠性,设计了一种行程开关触发装置,分析了行程开关触发装置的机械结构,在ADAMS中建立了虚拟样机模型,并在ADAMS中进行动力学仿真。仿真分析了电磁铁吸合力、驱动力矩以及行程位移等参数,仿真结果验证了行程开关触发装置结构设计、实际应用的正确性、可靠性,为电磁铁型号选择、行程位移选择提供参考依据。

为了提高物流中心的物流分拨速度,设计了一种机器,即物流自动分拨机。用机器来进行物流鉴别和搬运,从而节省人力、物力、财力,加速物流运程。机器设计主要有曲柄滑块机构的设计、皮带选取、扫码区设计等3个大方面。该机器能显著提高物流分拨速度,提高快递运输效率。

1 S管阀换向系统动力学分析 1.1 S管阀摆动机构 图1为结构对称的混凝土泵S管阀换向系统机械系统的典型结构.当右液压缸进油时,推动右液压缸内的活塞伸出,带动摆杆摆动从而使左液压缸活塞缩回而回油;相反当左液压缸进油时,则右液压缸回油.两液压缸进油口到液压缸底部之间均有一环形间隙,起阻尼缓冲作用.摆杆通过其传动轴上的花键孔带动负载(S管).将其用机构简图表示则为曲柄滑块机构,如图2所示.