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。

曲柄群机构自由度计算的旋量法

由于曲柄群机构的曲柄个数和任意2个曲柄间连杆个数的不确定性,传统方法计算该机构的自由度会遇到虚约束判断等问题。课题组在分析了曲柄群机构基本单元运动特性的基础上,定义了连杆桁架;基于连杆桁架的概念,总结了不同拓扑结构形式的曲柄群机构在结构上的统一性;利用旋量理论计算了含任意多个曲柄的曲柄群机构的公共约束数及冗余约束数,并计算得出含任意多个曲柄的曲柄群机构自由度。计算结果表明,利用旋量理论和连杆桁架概念简化了曲柄群机构的构件数,避开了繁琐的计算。研究实现了对含任意多个曲柄的曲柄群机构自由度计算的统一。

曲柄群机构的受力模型及曲柄布置形式分析

曲柄群机构为含有过约束的平面杆机构。根据该机构的特点,建立了曲柄群机构中各运动构件的静平衡方程,并以曲柄的轴向变形构造变形协调方程,建立了含有任意多曲柄的曲柄群机构的动态静力分析模型。通过一个算例验证了该方法的有效性和便捷性,为分析其他类型含过约束杆机构的受力提供参考。以含3个曲柄的曲柄群机构为例,分析了曲柄的不同布置形式对曲柄群机构受力的影响。结果表明,对于含3个曲柄的曲柄群机构,将两个从动曲柄关于主动曲柄对称布置能大幅降低曲柄群机构的受力峰值,分析结果为曲柄群机构的结构设计及尺寸选择提供理论依据,为进一步研究受力的影响因素奠定基础。

广义质量替代的曲柄群机构动平衡

根据曲柄群机构中连杆桁架的质心分布特点,利用广义质量替代法将连杆桁架质量向曲柄与连杆桁架的3个铰接点替代,从而将曲柄群机构分解为若干个I类和II类曲柄单元,把曲柄群机构的动平衡问题转化为I类曲柄单元的动平衡问题.计算表明.当I类曲柄单元实现动平衡时,曲柄群机构也实现了动平衡.结论对简化曲柄群机构的结构,减少该机构的基础振动具有较好的指导意义.

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。

曲柄群驱动机构的误差计算与分析

曲柄群驱动机构是一种新型的驱动机构,对精度要求很高.因此,对其误差进行计算、分析非常有必要.但由于其结构的复杂性,使得各个误差之间存在耦合,这为该机构的误差研究带来了较大的困难.本文对曲柄群驱动机构采用由单元到整体的方法,推导出了一种误差计算方法,对各个误差源做了分析,并指出了杆长误差、间隙等影响下的误差计算,以及曲柄输出误差计算.这为曲柄群驱动机构的精度实验研究提供了理论依据.

曲柄群驱动机构刚柔耦合的动平衡研究

针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题,根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型,并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线,基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡,揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.

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。

曲柄群驱动机构连杆断裂研究

针对曲柄群驱动机构实验台连杆桁架中连杆断裂现象,进行受力分析并针对问题提出可调杆件的设计方案。应用压杆稳定性理论和ANSYS有限元软件对比分析了断裂连杆的临界应力,结果表明结构设计不当造成连杆断裂。最后优化设计方案,将连杆设计为可调形式的连杆并应用于试验台中,对杆件进行的变形分析验证了优化设计的合理性。

基于线性独立矢量法的曲柄群驱动机构摆动力平衡分析

依据摆动力的完全平衡理论对曲柄群驱动机构运行中的摆动力进行平衡,通过质量再分配法中线性独立矢量法建立机构总质心和各构件质心的表达式。由总质心保持静止不动的平衡条件,得到典型曲柄群机构的几何、物理参数应满足的平衡方程,从而对各曲柄所应加配重的位置和大小进行合理布置。建立多曲柄驱动机构每个封闭平行四边形的平衡方程时,以各曲柄上连接的连杆数为依照对曲柄质量进行等分,计算出每个构件在任意位置的质心参数(ri,θi),推导出双曲柄机构和三曲柄机构摆动力完全平衡时的平衡条件,这种摆动力平衡方法也适用于含更多曲柄的曲柄群驱动机构中。

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。

不同转动副间隙对曲柄群驱动机构的动力学特性影响研究

曲柄群机构是一种含有冗余约束的连杆桁架驱动机构。针对机构特性,在采用“连续接触模型”的动力学模型基础上,以6个曲柄的曲柄群机构为例,建立机构虚拟仿真模型,利用Adams对转动副间隙半径不同时的机构动力学特性进行了研究。结果表明,在一定的要求精度范围内,转动副间隙大小对从动构件的位移和速度的整体影响不大,但对从动构件加速度和接触力影响明显;转动副间隙半径设置越大,从动构件加速度和运动副接触力振荡幅值越小,振荡频率越大。

含间隙曲柄群驱动机构的动力学建模

曲柄群驱动机构是一种具有冗余特性的欠驱动机构,针对这种机构的特性,运动副间隙选用"连续接触模型",采用第二类拉格朗日方程,建立其基本结构单元——含间隙双曲柄机构的动力学模型。进而假设无质量杆指向桁架连杆的惯性力的方向,从单元到整体进行推导,建立起含间隙曲柄群驱动机构的动力学模型。

基于拓扑理论的曲柄群驱动机构研究

基于拓扑学理论对曲柄群驱动机构的拓扑结构进行了研究,并结合拓扑结构矩阵,判断曲柄群驱动机构结构实质的异同。该项研究对于今后曲柄群驱动机构的深入研究具有一定的借鉴意义。

不同结构形式曲柄对曲柄群驱动机构的动平衡影响研究

研究不同结构形式配重曲柄对曲柄群机构动平衡效果的影响,根据质量矩替代法和动量矩替代法得出曲柄群驱动机构动平衡条件,并参考此类机构在烟草包装机械中曲柄的结构形式,建立3种不同配重曲柄的六曲柄群机构仿真模型,仿真结果表明扇形最适合作为配重曲柄的结构形式,其动平衡效果比矩形曲柄和三角形曲柄要好,对机构物理样机的设计优化具有重要的参考价值和指导意义。