提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。

设计了一款机翼对称拍打的X翼扑翼机构。采用曲柄滑块机构,将曲柄的圆周运动转化为直轴的直线往复运动,直轴再通过摇杆带动两侧机翼,从而实现机翼的对称拍打。制作了一台扑翼机构的样机,运用光学运动捕捉系统和风洞对该扑翼机构进行了运动测试,从扑翼机构的拍打角度幅值、拍打频率、产生的升力以及电机的运行状况方面分析了该扑翼机构的可靠性。通过对比试验,确定了一组合适的拍打角度幅值和翼面面积,使得该扑翼机构能够产生12.9 g的升力,验证说明clap-fling机制能够有效提高该扑翼机构的升力。

为解决现有研磨仪连杆在设计使用年限内出现断裂失效的问题,对连杆进行了结构优化设计。首先,对连杆所属曲柄滑块机构进行动态静力分析,求解出连杆在1个运动周期内受到的外力,以此作为后续连杆强度分析的理论依据;其次,使用Ansys Workbench完成连杆的静力学强度分析和疲劳强度分析,确定连杆失效是由于疲劳强度不足造成的;最后,以连杆质量最轻为优化目标,以满足疲劳强度要求为约束条件,使用响应面法对连杆进行优化设计。优化设计确定了合适的过渡圆角半径、薄端圆环厚度和杆身宽度。仿真结果表明,优化后连杆受到的极限拉伸等效应力最大值降低了58.7%,疲劳寿命增加了1.4倍,能够满足使用要求。

为了在开展含间隙铰多体系统动力学性能分析时选择最佳的接触力计算方法,以含间隙铰曲柄滑块机构为对象,建立了含间隙铰曲柄滑块机构多体动力学模型,针对几种接触力计算方法进行系统的对比分析。研究了不同间隙、曲柄转速和恢复系数下,接触力计算方法对曲柄滑块机构动力学性能分析的影响。结果表明,在研究径向间隙、驱动载荷和恢复系数变化对多体系统动力学影响时,选择Lankarani-Nikravesh接触力模型和Zhiying-Qishao接触力模型都相对可靠,且ZhiyingQishao接触力模型对恢复系数敏感程度最低。

磨损是导致机械设备和机械零部件失效的主要原因之一,磨损与系统动力学响应的耦合对机构的性能均有重要影响。基于一种转动副反力的简化求解模型,进行了一系列的参数研究。结合达朗贝尔原理对曲柄滑块机构进行动力学建模,利用Winkler弹性地基模型获取界面的接触压力分布,使用Archard模型计算间隙副的磨损深度,建立了含间隙曲柄滑块机构的磨损与动力学耦合分析框架;通过与有限元(FEM)方法的比较发现,该磨损计算耦合模型不但具有相当的求解精度,而且在计算效率方面有质的提升。

运用理论力学以及数学知识,从传动角、惯性力和极位夹角等方面入手,对四杆机构中的I、II型曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构以及双曲柄机构进行深入分析,提出并证明相关机构的一些特性,并指出相关特性的用途。

采用联立约束法对高速压力机中曲柄滑块机构进行了动力学建模,并用Matlab/Simulink对其进行了动力学仿真分析。快速地求解出了冲压力为800KN时,不同转速下,曲轴的输入转矩、曲轴支撑处和曲轴连杆处的约束反力随时间的变化规律。仿真结果表明：随着曲轴转速的增加,曲轴的惯性力增大,引起的附加转矩增大,而且增量远大于冲压力引起的附加转矩增量。曲轴转速增加引起的约束反力增量远大于冲压力引起的约束反力增量。所得结论为高速压力机主传动形式的选择、曲柄滑块机构的动平衡结构的设计及曲轴的设计提供了研究依据。

为了获得无碳小车S型轨迹的参数调节策略,指导其结构设计及赛场调试过程,首先,提出了双曲柄滑块机构的转向系统设计方案;然后,分别对转向机构和传动机构进行数学分析,建立了各轮子的轨迹参数方程;最后,以单参数为变量在Matlab中进行仿真实验。结果表明,曲柄杆长、后轮半径以及传动比三项参数对S型轨迹的周期和幅值均有影响,其中,后轮半径对轨迹周期的影响较小,可将其作为轨迹周期的微调控制量;两连杆的杆长对轨迹曲率非常敏感,可将其作为轨迹曲率的粗调控制量;摇杆杆长对轨迹曲率的影响较小,可将其作为轨迹曲率的微调控制量。

分析了立式车床装配过程中,横梁滑座组件在合研时的难度,提出了一种新型杠杆合研装置（应用了曲柄滑块机构）,并说明了其操作过程及意义。

为实现某导弹型号测试中触发行程延时开关的一致性和可靠性,设计了一种行程开关触发装置,分析了行程开关触发装置的机械结构,在ADAMS中建立了虚拟样机模型,并在ADAMS中进行动力学仿真。仿真分析了电磁铁吸合力、驱动力矩以及行程位移等参数,仿真结果验证了行程开关触发装置结构设计、实际应用的正确性、可靠性,为电磁铁型号选择、行程位移选择提供参考依据。