以过约束空间机构构造的汽车侧门锁变模式电动开启支链

面向汽车侧门锁轻量化及空间有效利用的需求,基于方位特征集提出一种空间过约束机构构型方案,对其拓扑结构及尺度约束类型进行机构解耦特征综合,构造两簇互相垂直的旋转副({R_(A)||R_(B)||R_(F)⊥R_(E)||R_(C)||R_(D)});对空间解耦过约束机构尺度特征进行优化,综合出可用于车门锁电动开启的空间RRURR解耦少杆过约束机构;在此基础上增设由滑槽与扭簧组合的柔顺副,构建具有柔顺性的单回路变模式空间RRUPRR机构。其不同驱动模式、限位边界可实现多种运动模式及其模式切换,包括空间6R过约束机构运动、空间5R1P机构运动和平面3R1P四杆机构运动模式。将柔顺单回路变模式机构嵌入车门锁电动开启支链,实现了电动开启、手动开启等功能;动力学仿真得到手动开启工况中齿轮曲柄仅发生0.042°的微小转动角度,验证了电动开启支链与手动开启支链的运动兼容。

大变形柔性转动副结构设计与柔度分析

目前运用较多的柔性运动副基本上只能产生微细变形,适用于微动领域,缺少能产生宏观尺度变形的柔性运动副。在弹性曲板变形理论的基础上设计出一种新型柔性转动副,可以满足宏观尺寸下的变形要求。通过理论分析建立其柔度矩阵,分析其转动刚度与转动误差,利用Matlab进行了理论计算,并进行了Ansys软件仿真与实体模型试验。结果表明:理论计算与仿真的转动刚度相对误差为5.6%,转动误差相对误差为3.4%,通过试验验证了转动刚度和转动误差相对角度变形的变化规律,说明对该新型大变形柔性转动副的柔度分析正确。

复合载荷作用下柔顺机构的PR伪刚体新模型

基于伪刚体模型,综合考虑平面柔顺机构中柔性杆件的横向变形和轴向变形影响,提出具有移动副的两自由度伪刚体新模型。分别用移动副和转动副描述柔顺杆件的轴向位移和横向位移,模拟末端受力和力矩复合载荷作用时柔顺杆的变形,建立平面柔顺机构的PR伪刚体模型,通过三维搜索得出了模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得到了模型的刚度系数。通过与1R、2R伪刚体模型以及柔顺杆的数值算例对比,说明了PR伪刚体模型的优越性。

柔顺机构PR伪刚体模型

基于伪刚体模型的原理,综合考虑柔顺机构中柔性构件的横向变形和轴向变形的影响,提出了带移动副的伪刚体新模型.用移动副和转动副分别描述构件的轴向位移和横向位移,建立了柔顺机构的PR伪刚体模型.通过三维搜索得出了模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得到了模型的刚度系数.通过数值模拟将新的伪刚体模型与1R、2R伪刚体模型以及柔顺杆进行对比,证明了PR模型的优越性.

含变自由度力自适应复位组合柔顺副的汽车门锁机构

基于提出的新型变自由度组合柔顺副,构建了具有奇异位置运动确定和力适应复位特征的变自由度柔顺五杆机构。根据不同驱动方式和不同限位边界,该柔顺机构可实现铰链四杆机构、平面五杆机构、曲柄摇块机构和摆动导杆机构4种运动模式及模式间切换。为了单驱动实现电动开启、电动保险,新型柔顺机构构造的电动开启支链通过多运动模式完成汽车门锁的多工况确定运动及复位运动。各工况下柔顺副扭簧中心槽内的漂移量作为机构柔顺适应性指标,可衡量柔顺支链与其他支链的运动兼容性。

柔顺机构PRR伪刚体模型的研究

在已有伪刚体模型的基础上,将柔顺机构里大变形柔顺杆的轴向变形和横向变形的影响都考虑进去,增加伪刚体模型的自由度,提出一种具有两个转动副和一个移动副的多自由度伪刚体模型。该模型将4个不同长度的刚性杆件用一个拉压弹簧和两个不同刚度系数的扭转弹簧依次连接,进而建立柔顺机构中大变形柔顺杆的PRR伪刚体模型。模型的参数运用二维搜索和线性回归法求得。通过数值分析计算,将该伪刚体模型与1R、和PR伪刚体模型以及柔顺杆的末端轨迹进行分析对比,验证了PRR伪刚体模型能够更加精确地反映柔顺杆末端轨迹的变形特征。

用于单驱动电动开启门锁保险支链的双层柔顺间歇机构

针对汽车门锁单电机驱动实现电动开启及电动保险功能的需求,基于恒力弹簧弹性力不随行程变化而改变的特性,构造了协同电动开启和电动保险支链运动的新型双层柔顺间歇机构。正向驱动组件由撑杆通过杠杆支撑刚化拨杆拨动型面拨盘;反向驱动组件由拨杆受拨盘扭簧力阻力作用与撑杆脱离,拨杆绕杠杆中心旋转,顺应拨盘型面滚滑。该机构有初始支撑保持、刚性支撑拨动及柔顺避让适应型面多种运动模式,正反向转动实现双层多运动模式切换。该机构在门锁狭小空间内仿真,可实现多工况下开启机构与保险机构的确定运动与复位运动;比较拨杆与保险盘的接触力,使用恒力弹簧时最大值较小且变化幅度平稳,满足与其他支链兼容适应性。仿真结果表明,机构在30.8 ms内实现单独解保险,97 ms内顺序实现解保险及电动开启,68.9 ms内实现单独上保险。

大行程解耦三平动微定位平台的设计与优化

为设计具有大行程与良好解耦特性的三平动微定位平台,提出了一种新型2T3R型运动副。基于2T3R型运动副,设计了三平动微定位平台的结构;采用非线性模型法建立了平台力-位移关系与丢失运动的理论模型,并采用拉格朗日方程建立了平台固有频率的理论模型;采用目标规划法对三平动微定位平台进行了参数优化;通过有限元仿真验证了理论模型的正确性。理论计算与仿真研究结果表明:平台一阶固有频率为51.27 Hz,在1 mm运动行程内,x、z轴方向的丢失运动分别小于0.67%、0.20%,输入与输出完全解耦。研究结果证明了运动副、平台结构设计的有效性及优化模型的可行性。

全柔性滑块机构的设计与分析

采用伪刚体模型法对全柔性滑块机构进行了变形分析,设计了一种微型全柔性滑块机构,并主要对其中的柔性移动副进行了设计与分析,给出了该设计实例柔性移动副的等效弹簧力,进而得到微型全柔性滑块机构伪刚体模型的分析结果.同时用有限元方法对该实例进行了仿真分析,两种方法所得结果基本一致,表明了理论分析是正确的,该实例的设计是可行的.