浮动推杆-凸轮机构构型/尺度综合与性能评价研究

Floating follower-cam combined mechanisms have been widely applied in engineering fields and is of promising application expectation, because of many advantages such as simple structure, short force flow-route and high rigidity. however, belonging to senior-complex mechanism, so far the problem of type/size synthesis and performance evaluation have not been perfectly solved. Via the division of positive-radius roller, flat base and negative-radius roller, this project puts forward all possible mechanism types, accomplishs the systematic classification and correct description of object mechanism. This project puts forward the new concept of "performance nodes",and establishs performance evaluation-index system. bring to light the complicated relationships of performance parameters with size-parameters and motion-parameters as well as all performance parameters. This project will study and solve "special/general type Ⅰmechanism synthesis task", "special/general type Ⅱmechanism synthesis task" and "pan-mechanism synthesis task", obtain the full-solution and the optimum solution. This project will set up a systematic and perfect theory of type/size synthesis and performance evaluation. This project is of important theoretical value and practical significance on fully elaborating the advantages in functiong and performance and promoting the wide engeering application.

浮动推杆-凸轮机构，具有结构简单、力流路径短、刚度大等显著优越性，已获具体应用并呈现广阔工程应用前景。但是，因为属于高级复杂机构，构型综合、尺度综合和性能评价等关键核心问题迄今尚未获得圆满解决。本项目通过正半径滚子、平底和负半径滚子划分，提出浮动推杆-凸轮机构的各种可能机构构型，完成对象机构的系统分类和尺寸参数的准确表达；建立运动保真、传动性能和接触强度等构成的性能评价指标体系；揭示出性能参数与尺寸、运动参数之间，以及各性能评价指标间错综复杂的耦合关系；研究解决"狭义/广义第Ⅰ类机构综合问题"、"狭义/广义第Ⅱ类机构综合问题"和"泛机构综合问题"等多角度、多层面的机构综合问题，获得机构解全域和最优解。提出一套系统完整的构型/尺度综合和性能评价理论，对充分发挥对象机构的优越功能和性能，推动对象机构更广泛付诸工程应用，具有重要的理论价值和实际意义。

浮动推杆-盘形凸轮机构，具有结构简单、力流路径短、刚度大等显著的特点和优越性，已在工程实际中获得具体应用，呈现广阔工程的应用前景。但是，因其属于含有凸轮、连杆的高级复杂凸轮-连杆组合机构，构型综合、尺度综合和性能评价等核心关键问题，长期以来一直未能得到圆满彻底解决，相当程度限制了该大类机构功能、性能优越性的充分发挥，以及更广泛的付诸工程应用。本项目通过正半径、平底和负半径滚子划分，提出力锁合浮动推杆-盘形凸轮机构的各种可能机构构型。. 通过采取形锁合分类，进一步提出形锁合浮动推杆-盘形凸轮机构的各种可能机构构型，完成对象机构的系统完整分类和尺寸参数的准确表达。首次提出“性能节点”新概念，提出和建立结构约束、运动保真、运动传递和接触强度等构成的性能评价指标体系和解析判据，给出系统完备的性能评价的顺序、路线和方法，发现揭示出性能参数与尺寸参数、运动参数和运动规律等相互之间，以及各性能评价指标之间错综复杂的耦合关系，采用建立固定、浮动坐标系，引入积分几何等先进数学工具，给出了各项性能参数困难复杂的求解推导路径方法，获得其解析表达公式，进而研究解决了考虑单一性能指标、考虑双重性能指标等机构尺度综合理论与方法。. 通过释放凸轮轴心、滚子中心在机架平面和连杆平面上的位置限制，系统提出了浮动推杆-盘形凸轮机构的“狭义/广义I类尺寸综合问题”、“狭义/广义II类尺寸综合问题”和“泛类机构综合问题”，将浮动推杆-盘形凸轮机构的尺寸综合问题提升和深化到了一个新的理论高度。采用Visual Basic语言，系统开发了浮动推杆-盘形凸轮机构各种构型的尺寸综合计算机软件，以及虚拟样机和实物样机。验证了提出理论方法的正确性和有效性。. 项目取得的理论研究成果具有系列性和重要性，丰富和发展了凸轮-连杆机构分析与综合的理论体系，对推动“浮动推杆-盘形凸轮机构”创新设计和已有“浮动推杆-盘形凸轮机构”改进完善，推动“浮动推杆-盘形凸轮机构”更广泛付诸工程应用和充分发挥其优越性，具有重要理论价值和实际意义。