一、问题的提出金属支柱与金属顶梁目前仍是采煤工作面支护的重要手段,减轻其重量直接关系到工人操作及劳动强度。要求在保证安全的情况下,最大限度地减轻支柱的重量,这是设计人员对支柱强度及稳定问题计算日益关注的原因。

恒力机构是一种在载荷产生位移时仍输出近似恒力的装置,现已广泛用于诸多需要恒力输出的领域。设计了一种凸轮式恒力机构,主要由凸轮机构和转盘组成。工作原理为：利用凸轮机构中的滚子对凸轮的压力与其力臂乘积保持恒定产生恒力矩,进而通过转盘转化为恒力输出。根据凸轮力矩恒定的约束,推导出了凸轮的理论轮廓线和实际轮廓线的方程,计算出了凸轮轮廓线的范围。构建了该机构的仿真模型,并利用ADAMS进行动力学仿真,仿真结果表明,凸轮式恒力机构能在较大的范围内输出较精确的恒力,进而验证了理论计算的正确性。为今后研究恒力机构提供了有益的参考。

目前,我国井径测井仪推靠臂采用偏心圆弧线型,其存在动载荷大、传力效果差、仪器寿命短等问题。针对以上问题,对推靠臂采用渐开线、阿基米德螺旋线和偏心圆弧线3种结构方案进行参数化设计,并对3种推靠臂凸轮运动特性及机械效率进行了分析研究。分析得知,分动式推靠系统中采用渐开线型推靠臂结构能大大改善活塞杆的受力特性,减少摩擦磨损,进一度提高测量精度。运用ADAMS/View模块建立3种分动式推靠系统打开、测量模型,设置初始参数并进行运动仿真;得出了3种运动状态活塞杆的运动轨迹曲线,验证了其运动规律,为井径测井仪结构优化设计、改善性能提供了理论依据。

利用Pro/E软件对凸轮机构从动件的运动进行了参数化描述,并在给定从动件运动规律和给定从动件在离散点的运动位置两种情况下,对凸轮外轮廓线进行了参数化绘制,为凸轮设计与制作提供了高效的解决方法。

建立了高速凸轮机构的动力学模型,并简化为单自由度动力学模型.求得该模型的动力学方程,推算出凸轮轮廓线设计方程,进而实现了高速凸轮的动态设计.利用该高速凸轮的动态设计方程对一个实例进行仿真设计,得出了凸轮轮廓设计曲线.仿真结果表明：得到的高次多项式曲线光滑而无冲击,满足凸轮高速运转时的动力学特性要求.