复杂平面连杆机构集成优化动平衡研究

将集成优化方法和虚拟样机技术应用于框架传动机构的动平衡研究.以机构摆动力和摆动力矩的多体动力学计算结果为评价指标,直接对机构虚拟样机模型中影响机构动平衡效果的关键参数进行了优化.优化结果表明,机构摆动力的峰谷差降低了97.37%,均方根值降低了28.01%;摆动力矩的峰谷差降低了95.14%.均方根值降低了49.63%.为复杂平面连杆机构的优化动平衡提供了新的方法.     

曲柄群机构的动平衡条件分析

针对曲柄群机构动平衡方法研究的不足,将质量矩替代法和动量矩替代法相结合推导出曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩完全平衡条件,得出连杆桁架作用在相邻曲柄上的附加质量矩和附加动量矩公式以及二副杆树系统的摆动力和摆动力矩完全平衡条件。将曲柄群机构的动平衡问题归结为求解一个线性方程组而实现机构力和力矩的平衡,同时还得出此类机构只施加配重而不需附加惯性配重机构就可实现机构动平衡,该动平衡方法的应用对物理样机的实验方案设计和配重参数的选择都具有较强的理论指导意义。     

全 R 副空间连杆机构摆动力和摆动力矩的完全平衡

提出了利用质量配重和惯性配重实现全Ｒ副空间连杆机构摆动力和摆动力矩完全平衡的质量动替代法。其基本思路是通过质量动替代的途径，将空间闭链机构摆动力和摆动力矩的完全平衡转化为空间树状链摆动力和摆动力矩的完全平衡。文中导出了ＲＲ构件的质量动替代的条件与公式以及空间树状链摆动力和摆动力矩完全平衡的条件，由此可简便地直接构造出任意全Ｒ副空间闭链机构摆动力和摆动力矩的完全平衡条件。最后讨论了Ｂｅｎ－ｎｅｔ机构摆动力和摆动力矩的完全平衡条件及其实现方法。     

摆盘发动机动力平衡的优化设计

在对摆盘发动机进行动力学分析的基础上,通过确定设计变量、选择目标函数,给出约束条件,建立动力优化的数学模型.并以某一型号摆盘发动机为例,分别给出限定振动力和限定振动力矩两种约束条件下不同的目标函数,并用二次规划法对摆盘发动机动平衡进行优化,最后比较两种目标函数下的优化结果.结果表明,在保证下降百分比一定的情况下,利用限定振动力矩这一约束条件所得到的优化结果要好于限定振动力所得到的结果,从而更有利于控制发动机机架的振动和降低噪声.     

三次B样条曲线的四杆机构形状优化与仿真

四杆机构运动过程中输出的摆动力和摆动矩较大,导致机构产生很大的噪音,不能很好地满足工作环境的要求.对此,针对四杆机构形状问题进行了优化,实现输出的摆动力和摆动矩最小化.构造四杆机构的运动简图,对四杆机构运动进行受力分析,给出了输出摆动力和摆动矩的计算公式,引入了B样条曲线构造四杆机构的形状.B样条曲线的控制点作为设计变量,结合具体实例确定四杆机构中需要优化的目标对象,采取遗传算法搜索出最优解,对相关参数进行仿真.仿真结果显示,优化前输出的摆动力和摆动矩最大值大约分别为19N和30N·m,优化后输出的摆动力和摆动矩最大值大约分别为6N和12N·m.优化后的四杆机构输出的摆动力和摆动矩相对较小,运动比较平稳,噪音较低,效果较好.     

恒力矩摆杆机构的设计

为了得到一种摆动力矩不会随摆动角度变化的自复位摇杆装置,设计了一种恒力矩摆杆机构。对设计原理进行了介绍,对恒力矩摆杆机构的结构、底板轮廓线、摆动角度范围进行了设计,并进行了Adams动力学仿真分析。     

平面多杆机构摆动力和摆动力矩的平衡

介绍一种实现平面多杆机构摆动力和摆动力矩完全平衡的构件分解法.应用构件分解法采用质量动替代原理,通过质量分布或附加质量配重,把铰链多杆机构中非连架杆的质量依次转化到连架杆上,在连架杆上附加齿轮对惯性配重和质量配重实现机构摆动力和摆动力矩的完全平衡.     

机架为三副杆的六杆机构摆动力和摆动力矩的完全平衡

本文首次提出了行星机构惯性配重,并应用质量分布和惯性配重,同时完全平衡机架为三副杆的六杆机构摆动力和摆动力矩。该方法对于多杆机构的平衡具有普遍指导意义。     

平面多杆机构的平衡性能研究

本文应用质量动替代法，采用质量分布和附加齿轮机构与凸轮弹簧机构，以Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ型六杆机构为例对平面多杆机的摆动力，摆动力矩和输入扭矩进行了完全平衡。     

摩擦试验机往复运动系统的动力学分析及优化

以某概念型往复式摩擦磨损试验机为平台,对试验测试过程造成较大影响的往复运动系统进行动力学分析,利用配重法对其产生的惯性力进行平衡,完善该系统动力学特性;采用多体动力学分析软件ADAMS对往复运动系统动力学特性的优化效果进行验证。结果表明:利用配重法对往复运动系统的惯性力进行平衡后,机身摆动力大幅度减小,摆动力矩也有所减小,因此采用配重法来平衡惯性力是可行的。     

耦合型3自由度并联稳定平台机构动力学分析

基于舰船摇荡耦合动力学特征,分析耦合力/力矩对耦合型3-SRR/SRU 3自由度并联稳定平台机构动力性能和动力学建模的影响,采用冗余驱动保证稳定平台各分支均匀承载,实现了稳定平台少驱动、多轴联动补偿外载荷的目标。提出耦合动力学参数等效变换方法,并分析动平台及运动分支耦合力/力矩在惯性坐标系中的表示;以系统驱动功率和最小为目标结合虚功率形式达朗贝尔原理,建立机构耦合动力学普遍方程。数值算例表明,采用冗余驱动的耦合型并联机构不仅实现了重载稳定平台多轴联动补偿的目标,而且有效地改善了系统动力学性能指标,为进一步研究耦合型并联机构动力学优化及实时控制奠定了基础。     

平面连杆机构摆动力与摆动力矩完全平衡的质量动替代法

在机构平衡中首次提出质量动替代法。首先对质量动替代法的力学特性做了探讨,然后利用此方法对四杆机构和Stephenson型六杆机构的摆动力和摆动力矩进行了完全平衡。     

固体火箭发动机滚动球窝喷管摆动性能分析

某固体火箭发动滚动球窝喷管结构设计,必须保证在承受极端工作载荷时,系统满足最大摆角要求,摆心漂移及作动力矩皆在设计许可范围内。系统摆动中,其接头内部,滚动体与阴、阳球及保持架接触碰撞,各构件运动状态复杂。为解决决定系统结构设计和功能发挥的摆动性能这一关键问题,用并联非线性弹簧阻尼器,模拟滚动体与保持架间的弹性碰撞;用有限元法为数学工具,以阴、阳球的模态柔性描述其弹性,同时引入弹塑性摩擦接触变形的数值计算结果,建立滚动体与阴、阳球间的弹塑性接触模型;基于第一类Lagrange动力学方程,建立冷试车状态系统刚柔耦合多体动力学模型。计算分析系统摆动规律、摆心漂移及作动力矩。通过与系统冷试车及发动机热试车试验所测力矩的对比论证,检验系统结构设计、动力学建模及计算结果的正确性。     

基于膝关节阻尼器特性的假腿系统动力学建模

从解决完整约束的质点动力学问题的普遍方程拉格朗日方程出发,考虑关节间的液压阻尼,建立液压阻尼控制的针阀位置变量与液压阻力力矩之间的关系模型,从而推倒出了基于非线性阻尼特性参数的假腿动力学数学模型;通过对动力学模型的Matlab仿真表明:设定针阀位置变量X的不同值,可以得到假腿摆动相膝关节转动角度θ2的不同变化规律;随着针阀位置变量X的减小,膝关节的摆动幅度逐渐减小,速度不断加快;所建立的基于非线性阻尼控制参数与人体髋关节力矩的假腿动力学模型符合真实人体的控制规律。     

基于虚拟样机技术的机构综合动力平衡方法研究

为了对机构的内部动态性能进行改善,需要对机构进行综合动力平衡.基于采用集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机,提出一种机构综合动力平衡方法.利用虚拟样机技术建立动力平衡仿真模型,通过建立合理的优化目标,实现了对振动力、振动力矩以及副反力的综合动力平衡.最后,利用虚拟样机技术的仿真结果指导动平衡实验,实验结果表明机构综合动力平衡方法的有效性和实用性.     

双环式行星分度凸轮机构的平衡分析和样机实验研究

在阐述一种新型机构———双环式行星分度凸轮机构传动原理的基础上,分析了内齿板的摆动力。用广义质量替代法计算出应加的配重,从而解决了整机的摆动力和摆动力矩的平衡问题。样机的实验结果证明,通过配重平衡可以改善运动的平稳性。     

弹簧疲劳试验机加载机构动力学分析

对弹簧疲劳试验机的曲柄滑块加载机构,建立动态静力分析方程,将机构的运动周期离散化,得到机构在一个周期中,各运动副的反力和平衡力矩,为机构的结构设计和驱动电机的选型提供理论依据。同时,对曲柄和滑块进行结构优化设计,得到机构对机座的摆动力和摆动力矩优化前后的变化情况,减小了整机的振动和驱动力矩的输入。     

基于最大驱动力矩的曲柄摇块机构解析综合

以获得最大驱动力矩为准则,使用解析方法对曲柄摇块机构进行优化设计。机构中连杆使用移动副驱动,曲柄在给定角度范围内摆动。当曲柄处于摆角中间位置时,曲柄具有最大输出力矩;曲柄在摆动范围内具有最大平均输出力矩。基于上述准则进行机构优化设计,能获得较好的力传输比。     

烟包推手机构改进方案设计及动态特性分析

针对高速烟包推手机构专利方案进行了详细分析,提取出实现导向往复运动的功能要求,并建立形态学矩阵得到多组机构组合方案,通过综合评价获得最优的改进设计方案。考虑到机构在高速运转过程中的机构动态特性,运用机械系统动力学分析软件ADAMS对专利方案和改进方案进行动力学仿真,得到两组机构驱动力矩﹑关键铰链部位约束反力及相关运动规律动态性能曲线,依据两组机构虚拟样机的动力学数值分析结果,对两组方案的机构动态特性进行比较分析,对改进机构减震降噪的结构优化具有重要参考意义。     

4R1P型主动平衡器的设计研究

4R1P型主动平衡器为独立式结构,由平面两自由度4R1P机构和控制电机组成,4R1P机构的一个输入轴兼作输出轴,与待平衡机构相连,另一个输入轴与控制电机相连,通过对4R1P机构结构参数和控制输入的恰当设计实现平衡作用。建立了基于输入扭矩、摆动力矩、摆动力和控制电机最大功率的优化设计模型,提出了相应的设计步骤,并给出了该型主动平衡器的设计算例,结果表明:在不同的平衡目标下,4R1P型主动平衡器的两种安装方案对机构各项动力指标都具有较好的平衡作用,通过调整其控制输入运动规律,可以有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化。