为了保证试验结果具有可比性,试验机的主传动系统一般要求实现等速往复运动规律,如拉压疲劳试验机、减震器试验机等。但现有的机械式试验机主传动系统一般只能实现近似等速运动规律,而不能严格实现等速运动规律。因此,针对可实现等速运动规律的机械传动系统开展研究是非常有必要的。本文主要围绕着可实现等速运动规律的机械传动系统的运动方案、结构设计、刚体动力学以及弹性体动力学等问题开展了深入的研究。主要研究内容如下所述:(1)依据实现从动件等速往复运动规律的工作要求,采用功能分析法进行机构选型设计,提出了一种非圆齿轮与正弦机构串联的组合机构的运动方案。采用反求法设计非圆齿轮的节点曲线,并给出了多个非圆齿轮节曲线的设计方案。(2)对机械传动式试验机主传动系统进行了结构设计,给出了主传动系统的装配图以及主要零部件的结构和尺寸。(3)建立了电动机-主传动系统单自由度刚体动力学等效模型;采用动能定律原理构建了系统的运动微分方程,并通过Euler法对运动微分方程进行了求解,得到了电动机输出轴的角速度变化曲线,并求出了电动机速度波动对正弦机构从动件输出速度的影响。结果表明:在等速运动行程内,电动机输出轴的角速度波动率为9.8%,正弦机构从动件速度波动率为0.8%,电动机的波动对正弦机构从动件实现等速运动规律有着一定的影响。(4)在忽略支承轴承、传动轴的支承以及扭转刚度等情况下,建立了考虑非圆齿轮轮齿发生弹性变形的主传动系统的扭转振动模型,通过将非圆齿轮各个啮合位置上的非圆齿轮副等效为对应的圆柱齿轮副,并建立了主传动系统的运动微分方程。在计算了非圆齿轮副一个运动周期的综合啮合刚度的前提下,采用Runge-Kutta法对系统运动微分方程进行了求解,并得到了一个运动周期下的正弦机构从动件相对输出速度规律。计算结果表明:由于非圆齿轮的弹性变形,正弦机构从动件的速度波动率为1.13%,考虑非圆齿轮轮齿弹性变形的主传动系统动力学研究十分必要。电动机速度波动和非圆齿轮振动都会引起从动件速度波动,且在两者共同作用下,从动件总的速度波动率为 1.15%。