为了满足科普和教学的需要,用虚拟样机技术对我国古代传说中的指南车进行了设计与分析。机构中使用齿轮差速器对小车的转向进行补偿,使得导向杆相对于地面的转动速度始终为0,实现了实时指南的效果。仿真分析和实物制作都取得了成功,证明了结构的合理性。设计的指南车结构简单,传动件较少,易于观察和理解,适合科普和教学的需要。

齿轮泵因其结构简单、性能良好、价格低,成为目前应用最为广泛的液压泵之一。传统的齿轮泵开发设计需要经过图纸设计、样机制造、性能测试等繁杂过程,存在研发周期长、成本高等问题,本文在研究了齿轮泵快速设计的基础上提出了一种基于虚拟样机技术的齿轮泵设计方法。

采用了传统的空间几何推导和搭建轴向柱塞泵虚拟样机这两种方法,对轴向柱塞泵的运动规律进行了分析,并将这两种分析结果进行了对比,进而对推导的运动方程进行了验证。

为了开发新式的数字液压泵并研究其控制特性,开发了高速开关阀控制的数字式柱塞泵,通过可编制控制器程序来实现不同的控制功能.分析该数字泵的控制原理,建立数字泵的动力学模型和液压系统模型,并以接口模型实时连接2个模型构成数字泵的虚拟样机.通过虚拟样机仿真和试验测试,研究数字泵的流量控制、压力控制和功率控制等功能.结果表明,数字式柱塞泵压力、流量控制的调节时间可以控制在2s以内,能够达到精确的控制结果,同时实现准确的恒功率控制方式.采用高速开关阀控制的数字式柱塞泵满足控制性能需要,可以实现良好的柱塞泵变量控制功能.数字泵虚拟样机能够实现对数字泵控制性能的准确预测,仿真结果和试验结果吻合较好,虚拟样机技术将成为数字泵设计和优化的重要手段.

针对轴向柱塞泵的特殊结构,采用虚拟样机技术在计算机上建立液压系统的虚拟样机模型,对轴向柱塞泵的运动学特性、动力学特性等进行分析,得到了轴向柱塞泵的运动学和动力学特性,包括柱塞位移、速度和输出压力特性。通过分析发现本泵的压力比普通泵的压力提高了1倍,同时可以通过适当降低传动轴转速来降低柱塞泵的振动。

为研究摆线轮修形、轴承游隙对RV减速器角传动误差的影响,基于多体动力学仿真技术,结合目前最前沿的相对坐标系形位空间法和边界盒法的混合接触检验算法,建立齿轮之间的多体接触,运用弹簧力单元消除动力学仿真模型中冗余约束的同时,引入轴承游隙,建立了一套包含摆线轮修形、轴承游隙、齿轮多体接触的RV减速器动力学仿真模型,运用多体动力学计算仿真,检验摆线轮特定齿廓修形条件下RV减速器角传动误差和不同轴承游隙等级的减速器角传动误差,为多体动力学仿真研究摆线轮修形和轴承游隙对RV减速器角传动误差的影响提供了一种新的建模思路方法。

某型复杂齿轮传动系统是履带车辆核心部件之一,为研究不同工况下该齿轮传动系统的动态特性,考虑了液力变矩器的工作特性和啮合齿轮副的时变接触力,利用Creo和RecurDyn软件平台,建立了该系统的虚拟样机仿真模型。选取1挡液力工况对模型进行仿真,分析了启动过程转速、转矩的变化规律,并利用试验值进行了验证。提取并分析了平稳运行状态下变速机构啮合齿轮间接触力的时频域曲线,仿真过程及结果为后续系统状态监测与故障诊断的研究提供了模型和技术支持。

以工业机器人用高精度2K-V20减速机为研究对象,在动力学仿真软件Recur Dyn中利用多柔性体动力学技术建立该减速机的刚柔耦合模型。通过虚拟样机仿真分析了该减速机各部件的运动特性,其结果与理论值基本相符,验证了所建模型的正确性。基于该刚柔耦合模型设计了几组具有不同误差组合的样机模型,通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响,所得结论为2K-V型减速机的设计与制造提供了一定的理论依据。

分析了滚筒洗衣机振动的原因以及现有的减振技术，讨论了传统的滚筒洗衣机的减振技术。根据现机减振技术的局限性提出了新的减振技术以及虚拟样机技术在滚筒洗衣机振动研究中的应用，并对滚筒洗术的发展趋势提出了展望。

传统的二轮式齿轮泵，由于存在径向力不平衡问题，大大降低了齿轮泵的使用寿命，并限制了齿轮泵工作压力的进一步提高。在研究大量文献的基础上，利用“对称”思想，提出了一种四轮联动齿轮泵结构，使用SolidWorks设计出三维虚拟样机，并使用SolidWorks Motion软件进行仿真，相比传统的二轮式齿轮泵齿轮支撑轴的偏载下降了65．2％，为现有齿轮泵结构的创新提供了一种新的思路。