曲柄滑块机构平衡的新探讨

探讨一种具有柔性配重的曲柄滑块机构。根据质心不变原理及振动理论中的相位差原理，附加柔性配重使滑块的一阶惯性力的绝大部分及二阶惯性力的一部分得到平衡。与现有的为消除惯性力而设计的机构相比，这种机构的体积小、质量轻，消振效果较好。     

平衡曲柄滑块机构惯性力的研究

论述了曲柄滑块机构在高速运转过程中会产生很大惯性力的原因,并提出了部分平衡惯性力和完全平衡惯性力的常见方法.     

曲柄滑块机构惯性力部分平衡的研究

指出了以往运用质量代换方法对曲柄滑块机构惯性力进行部分平衡的不足，运用MATLAB编程计算重新描绘出分别考虑一级惯性力和二级惯性力时各惯性力的变化曲线，通过优化程序重新估算了使机构中残存的最大惯性力的最小配重条件，并进行了理论对比。     

曲柄滑块机构惯性力优化平衡的新方法

针对曲柄滑块机构的部分平衡,提出了一种新方法。这种方法考虑了最大惯性力和惯性力绝对值的平均值两项优化指标,能更加合理地选择最佳平衡量,并且给出了设计算例和计算结果,结果表明这种方法效果良好,具有较强的理论价值和实用价值。     

曲柄群驱动机构的惯性力平衡分析

针对曲柄群驱动机构平衡理论研究方法的不足,提出运用质量矩替代法将曲柄群驱动机构惯性力平衡问题等效为连枝构件(连杆桁架)在相邻曲柄的附加质量矩替代和所有曲柄(树枝构件)组成的二副杆树系统的惯性力完全平衡条件。联立连杆桁架的质量矩替代公式与所有曲柄惯性力完全平衡公式可直接列出任意曲柄群机构惯性力平衡条件。然后以四曲柄群机构为例运用该方法对机构惯性力平衡条件进行了简化。最后,借助三维建模软件Pro/E和动力学仿真分析软件Adams对四曲柄群机构进行动态仿真,验证了质量矩替代法对此类机构惯性力平衡的适用性。     

曲柄群机构的惯性力和惯性力矩平衡

在对曲柄群机构特点进行探讨的基础上,进行了曲柄群机构的惯性力和惯性力矩的分析,给出了曲柄群机构惯性力和惯性力矩平衡的条件,得出了在实际应用中对曲柄群机构进行惯性力和惯性力矩平衡的方法。结果表明,在曲柄群机构中确定适当的平衡质量的质径积使机构满足惯性力平衡后,只需在设计中调整连杆质心在特定位置,即可满足该机构惯性力矩的平衡。该结果对于工业生产中设计曲柄群机构的结构尺寸,以减小或消除该机构的基础振动有一定的实际意义。     

隔膜真空泵传动机构平衡计算及性能仿真

隔膜真空泵是工业中用于控制容器压强和实现真空的关键设备之一。在工作过程中真空泵因传动机构不平衡而导致机器振动和噪声过大,从而降低机器的性能和寿命,因此需要对传动机构进行平衡。将真空泵传动机构简化为曲柄滑块机构,运用质量代换方法,计算出使机构残余惯性力最小时的平衡配重,实现了机构的部分平衡。最后利用ADAMS软件,建立了真空泵的虚拟样机,对样机的不平衡惯性力进行了性能仿真,对平衡效果进行了验证,发现不平衡惯性力显著减小。     

曲柄群机构单元化惯性力矩平衡

针对曲柄群机构的特点,将曲柄群机构划分为曲柄和连杆两类运动单元,首先以运动单元为基础,通过改变质量分布状态实现该曲柄群机构的惯性力平衡。在机构惯性力平衡的基础上,推导了机构惯性力矩平衡时连杆质心坐标与曲柄回转中心坐标的关系,得出通过改变连杆质心位置实现曲柄群机构惯性力矩平衡的方法,并通过仿真试验证明了该方法的有效性。该方法得到的计算结果简单明了,同时对于工业生产中设计曲柄群机构的结构尺寸以减小或消除该机构的基础振动也具有较好的指导意义。     

基于Matlab曲柄群驱动机构平面内的动力优化平衡研究

通过对曲柄群驱动机构平面内的惯性力与惯性力矩分析,建立了该机构动力优化平衡模型.以3个曲柄副的曲柄群机构为例,利用Matlab优化工具箱对具体优化模型进行了求解.结果表明,曲柄群驱动机构动力优化平衡方法能够大幅度降低机构的惯性力与惯性力矩,并且优化平衡时仅需要根据优化结果,在曲柄长度反方向的确定位置附加确定质量的平衡质量块即可,该方法具有较高的可操作性与实际应用价值,对该机构的快速平衡和推广应用具有一定指导意义.     

零矢量法用于曲柄滑块机构的平衡

众所周知,只有用零矢量法平衡曲柄滑块机构时,方可使不平衡力系的主矢量转化为零。但是,在活塞式压缩机机体中,由于在连杆和曲柄上装设平衡块质量的结构困难,使零矢量法在生产实践中应用得不多。本文切合这一实际,论证零矢量法用于平衡密闭输气的活塞式空气压缩机。由机构平衡理论可知,曲柄滑块机构的总质心位置是由矢径OS确定的,该矢径就是所说的运动构件不平衡力系主矢量作用点的几何和:     

基于MATLAB的破碎机动力学参数优化设计

破碎机动力学参数设计包含机构平衡重、拉杆弹簧计算载荷、飞轮转动惯量等动力学参数的优化设计,是破碎机设计极其重要的内容.破碎机在运转过程中,其偏心轴、动颚、肘板等运动件都具有一定的加速度,会产生很大的惯性力而且大小、方向呈周期性变化.这些惯性力在运动副中引起附加动载荷,是破碎机零件磨损、机器振动的主要原因.破碎机动力学参数优化设计就是通过优化计算,获得最优的平衡条件,使机构总的惯性力平衡,其根本目的就是减小运动件的惯性力引起的附加动载,消除其有害影响,以确保破碎机运转稳定、可靠,降低机器的振动和噪声,提高设备的寿命和效率.以国内广为生产、使用的PE600×900破碎机为研究对象,利用MATLAB的优化功能,在进行运动学、动力学分析,建立一系列运动方程和力学模型之基础上,采用最优动力平衡法,在MATLAB环境下对破碎机机构平衡重进行优化设计.通过优化计算获得机构平衡重及其方向角的最佳值,使随机构位置而变化的振动力降低到最小.     

基于ADAMS直线往复振动筛惯性力平衡的研究

利用三维建模软件Pro/E,建立了直线往复振动筛(以下简称振动筛)的实体简化模型;并通过数据交换,导入动力学仿真软件ADAMS中,建立了直线往复振动筛的运动学模型。在适当增大机构尺寸的情况下,对稳定体筛体的惯性力进行了部分平衡设计,减少了整个振动筛的总质心运动范围,使总质心运动稳定,减少了机构的惯性力,进而减少了机构的振动,提高了振动筛的使用寿命。在稳定体填充量不同的几种情况下进行仿真,将各种情况下的惯性力平衡效果进行对比,得出最佳方案,为振动筛或类似机构惯性力的部分平衡提供参考和借鉴。     

Kineto-elastodynamic balancing of 4R-four-bar mechanisms by internal mass redistribution

In the case of mechanism with elastic links, the links vibrate about some mean position under the forces acting on the mechanism. The acceleration field resulting from the vibration of the links develops additional inertia forces which may be termed kineto-elastodynamic (KED) inertia forces. The present paper takes into account the contribution of the KED inertia forces toward the shaking force and shaking moment along with the contribution of the rigid-body inertia forces while balancing a mechanism by internal mass redistribution. The effect of the inclusion of KED inertia forces has been demonstrated by taking an example problem in which the maximum shaking force produced during the complete cycle of motion of mechanism has been minimized using nonlinear programming technique.     

Dynamic analysis of planar mechanical systems with clearance joints using a new nonlinear contact force model

We investigated the dynamic behavior of planar mechanical systems with clearance joints. First, the contact effect in clearance joint was studied using a new nonlinear contact force model, and the rationality of this model was verified by the results of numerical simulations, which are based on a journal and bearing contact model. Then, the dynamic characteristics of a planar slider-crank mechanism with clearance were analyzed based on the new nonlinear contact force model, and the friction effect of clearance joint was also considered using modified Coulomb friction model. Finally, the numerical results of the influence of clearance size on the acceleration of slider are presented, and compared with the published experimental results. The numerical and experimental results show that the new nonlinear contact force model presented in this paper is an effective method to predict the dynamic behavior of planar mechanical system with clearance joints, and appears to be suitable for a wide range of impact situations, especially with low coefficient of restitution.     

基于ADAMS的曲柄摇杆机构运动和动力特性研究

采用ADAMS软件对曲柄摇杆机构进行虚拟样机建模和运动仿真.给出了摇杆C点的位移、速度和加速度曲线,以及惯性力和惯性力矩的变化曲线,说明曲柄摇杆机构具有急回运动的特性.在曲柄等速回转的过程中,摇杆摆动的速度、加速度都是变化的,工作过程中会有惯性力和惯性力矩的存在,不适宜用于高速传动.     

脉动血流发生器非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构设计与分析

为使脉动血流发生器产生稳定的脉动性血流,提出了一种新型非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构,运用非圆齿轮副和曲柄滑块机构的组合传动来实现血流的脉动。在满足人体血流脉动前提下,为使设计的机构运行平稳,采用2段三次Hermite插值多项式来对该机构输出构件的加速度曲线进行拟合,再由加速度曲线方程及其边界条件推导出速度、位移和跃度曲线方程,运用拟合得到的输出构件运动学曲线方程推导出非圆齿轮副节曲线反求模型。根据实例求解分析得到的机构参数进行三维建模和虚拟样机实验,对比虚拟仿真实验和理论分析结果,发现所设计机构能够按照预期规律实现脉动血流,且该机构具有良好的运动学特性,同时验证了所构建的运动学曲线方程及所建立的运动学分析模型的正确性。     

Theoretical analysis for the design of the French watt balance experiment force comparator

This paper presents a preliminary analysis for designing a force comparator to be used in the French watt balance experiment. The first stage of this experiment consists in a static equilibrium, by means of a mechanical beam balance, between a gravitational force (a weight of an artefact having a known mass submitted to the acceleration due to the gravity) and a vertical electromagnetic force acting on a coil driven by a current subject to the magnetic induction field provided by a permanent magnet. The principle of the force comparison in the French experiment is explained. The general design configuration of the force balance using flexure strips as pivots is discussed and theoretical calculation results based on realistic assumptions of the static and dynamic behaviors of the balance are presented.