圆弧齿线圆柱齿轮(CATT)将圆弧运用于齿轮齿线上,接触形式不同于传统齿轮,具有更强的承载能力和更高的平稳性,具有广阔的应用前景。分析CATT的加工原理,设计了CATT加工机床的各个运动部件及相应的运动链。基于多体动力学理论,综合考虑机床各个部件的误差,建立CATT加工机床运动链的误差分析模型。以一典型加工件为例对CATT加工机床进行误差分析,得出x轴运动部件的定位误差和直线度误差、B轴转动部件的跳动误差和轴向窜动误差对总的空间误差的影响最大,在机床设计时要重点控制,从而为CATT加工机床的设计提供了重要依据。

在机械装置的创造性设计中,应淘汰同构运动链,为后续设计减少机构方案,提高机械装置的设计效率。基于汉明矩阵提出了一种新的运动链同构判别方法。首先,从连杆邻接矩阵中导出运动链汉明矩阵;接着,将汉明矩阵的平方阵与连杆邻接矩阵的立方阵求积,得到运动链积矩阵;然后,将积矩阵各行元素以降序排列得积矩阵行序列;最后,将行序列中各元素与本文中所定义的拓扑因子相乘并求总和,得出运动链的同构识别码,即IRC(Isomorphism recognition code)。同构识别码不随构件标号的改变而改变,故若运动链的同构识别码相同,则它们为同构链,否则为异构链。大量实例证明了该方法的有效性。因其简洁、高效且利于计算机执行的特点,故可以考虑将其作为同构筛选的一种新的选择。

分析了混凝土泵车传统臂架连杆机构的运动链,提出了一种双油缸连杆机构。对该种连杆机构进行了几何建模,并把模型导入了有限元软件中进行了分析。分析结果显示新型双油缸连杆机构与传统连杆机构相比,具有重量轻、受力简单以及油缸力小的特点。该连杆机构设计对混凝土泵车设计具有一定的参考价值。

针对机构综合和优化的同构判定问题,分析含复合铰链的运动链的构成元素,提出一种区分运动链元素的加值矩阵的方法,从而有效描述运动链中的复铰和构件等信息。结果表明：加值矩阵对单铰和复铰的运动链有着相同的构建思路,相较于传统的顶点邻接矩阵和转化邻接矩阵有着信息多和简易构建等特点;利用计算机计算加值矩阵的特征值及特征向量就可以进行运动链的同构判定,这种方法具有准确简单的特点;加值矩阵为描述各种类型的运动链提供了一种快速高效的途径。

刚性子链的判断是运动链型综合中的一个难题,通过分析运动链中各个闭合回路运动子链的自由度,提出了判断运动链中是否含有刚性子链的方法。根据运动链中各个基本回路的组成关系,提出了运动链基本回路矩阵的建立方法。通过对基本回路矩阵进行运算可得出运动链的各个组合闭合回路,结合刚性子链的判别方法,得出运动链是否含有刚性子链以及组成刚性子链的闭合回路。通过基本回路矩阵的运算,将组成刚性子链的闭合回路消去,得到了不含刚性子链的运动链。最后采用计算机编程,实现了运动链中刚性子链的自动辨别及消除。

根据现有脉动式无级变速器拓扑构型,总结出7点脉动式无级变速器的设计要求,并通过类配综合计算出满足设计要求的运动链。对找到的运动链中构件和运动副逐一赋权,得到多种新型和部分现有的脉动式无级变速器机构构型,进而证明基于运动链的机构型综合方法和新构型的有效性和合理性。从多种新构型中比较选择,最终确定了基于齿轮连杆组合机构的脉动式无级变速器作为优选机构。