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基于功能离散法的周转轮系拓扑综合研究

机械工程学报 2006年第6期42卷 40-45,50页

作者：薛隆泉汪友明王慧武刘荣昌西安理工大学机械与精密仪器学院西安710048

提出基于功能离散法的拓扑图描述周转轮系,建立轮系拓扑单元的三个层次,总结出复杂轮系是在3种基本单元的基础上组成的,并根据基本单元的组合特点,提出4种组合方式。对拓扑图作缩微变换,建立了拓扑图的分层邻接矩阵,给出了同构判定步骤... 详细信息

提出基于功能离散法的拓扑图描述周转轮系,建立轮系拓扑单元的三个层次,总结出复杂轮系是在3种基本单元的基础上组成的,并根据基本单元的组合特点,提出4种组合方式。对拓扑图作缩微变换,建立了拓扑图的分层邻接矩阵,给出了同构判定步骤,为轮系的拓扑综合提供了理论基础。依据拓扑图中回路的特点,将常见的周转轮系分为四类轮系。以六齿轮周转轮系为例,提出轮系基本单元组合的统计方法,对于每一个基本单元的组合,依据拓扑演化规律得到拓扑图谱,并利用拓扑反演规律推导出各种可能的周转轮系。结果证明此拓扑综合法是构建新型行星轮系的方便有效方法,此方法具有一般性,可应用于多构件周转轮系的拓扑综合。

关键词：功能离散周转轮系拓扑综合

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多自由度车用行星变速机构的拓扑综合研究

多自由度车用行星变速机构的拓扑综合研究

作者：谢天礼北京理工大学

学位级别：硕士

行星变速机构相对于定轴传动机构具有结构紧凑、传递功率大、易于实现动力换挡等优点，故被广泛用于车辆传动系统。为了满足车辆传动系统的多档位、宽传动范围、高功率密度等要求，通过串联、换联、拆联等实现的多自由度行星机构成为主... 详细信息

行星变速机构相对于定轴传动机构具有结构紧凑、传递功率大、易于实现动力换挡等优点，故被广泛用于车辆传动系统。为了满足车辆传动系统的多档位、宽传动范围、高功率密度等要求，通过串联、换联、拆联等实现的多自由度行星机构成为主流的车用行星变速机构。拆联式变结构多自由度行星机构在实现相同速比数时，相对于串联式、换联式所需操纵元件更少，但目前尚缺乏理论指导设计。因此，本文采用由二自由度拓展到多自由度的设计思路，提出了二自由度行星机构递推综合方法，建立了带固定联接边强弱联接属性的图论模型，开展了多自由度多速行星机构的变结构设计，通过性能分析模型实现了多速多自由度行星机构的综合与优选。根据结构离散将行星机构分解为行星排组模块和外力构件模块，建立了二自由度行星机构的图论模型。针对多排机构穷举综合困难的问题，根据档位构成分析，提出了一种基于优选构型的递推综合方法。通过采用复合杠杆法、完全图同构模型等方法消除同构方案，建立了二自由度行星机构综合算法。通过与穷举综合对比验证，该方法在工程上精度是可接受的，能有效提高设计效率。通过档位功率流分析定义了固定联接边的强弱联接属性，即固定联接边对二自由度行星机构速比的参与度分析，建立了带强弱联接属性的行星机构图论模型，为多自由度行星机构的变结构设计提供了理论支撑。采用杠杆分析方法，建立了变结构多自由度行星机构的优选构型及其有效新增固定联接边。通过删除边、增加边和赋权值等方法实现了多自由度行星机构的变结构设计。通过行星机构的赋权图论模型、多力构件识别算法、超定方程求解方法等建立了通用的行星机构传动性能分析模型，开展了多自由度行星机构的速比综合及其元件转速和转矩、传动效率、循环功率等分析。根据换挡逻辑、级比等要求，建立了离合器序列综合算法，并通过全封闭边界、半封闭边界图论模型开展了结构平面性分析。通过多排多自由度行星机构的设计实例验证了变结构多自由度行星机构综合和优选方法的有效性，获得了8速、9速等多速多自由度行星变速方案。

关键词：行星机构拓扑综合自动变速器方案设计图论

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避免瞬时运动2T1R并联机构的拓扑综合

机械设计 2010年第9期27卷 48-51页

作者：张帆杨建国李蓓智上海工程技术大学金工教研室上海201620 东华大学机械工程学院上海201620

介绍了一类避免瞬时运动两转动一移动(2T1R)并联机构综合的详细过程。根据约束螺旋与运动螺旋之间的几何关系,找到了并联机构瞬时运动产生的拓扑规律,可以简便地判断并联机构的瞬时运动,并用于避免瞬时运动的并联机构综合。在3-RPS并联... 详细信息

介绍了一类避免瞬时运动两转动一移动(2T1R)并联机构综合的详细过程。根据约束螺旋与运动螺旋之间的几何关系,找到了并联机构瞬时运动产生的拓扑规律,可以简便地判断并联机构的瞬时运动,并用于避免瞬时运动的并联机构综合。在3-RPS并联机构基础上,综合得到两种结构新颖、避免瞬时运动的两转动一移动并联机构。

关键词：并联机构瞬时运动螺旋理论拓扑综合

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大型可展开天线相似性及拓扑综合研究

大型可展开天线相似性及拓扑综合研究

作者：王尧西安电子科技大学

学位级别：硕士

空间大型可展开天线工作在无重力、温差大的太空环境,而它的安装、调试及性能试验是在地面环境中进行的,为了确保天线能在太空顺利展开并具有好的工作性能,充分的地面验证实验是必不可少的。然而由于天线口径的增大,受地面环境条件、场... 详细信息

空间大型可展开天线工作在无重力、温差大的太空环境,而它的安装、调试及性能试验是在地面环境中进行的,为了确保天线能在太空顺利展开并具有好的工作性能,充分的地面验证实验是必不可少的。然而由于天线口径的增大,受地面环境条件、场地、费用和测试设备等因素的限制,有些实验是不可能实现的,而采用大口径天线的缩比模型进行测试是可行的。本文以周边桁架可展开天线为例,提出了一个两步分析方法。第一步研究模型与原型在相同环境中的相似性关系,根据所研究性能的不同,采用不同的方法推导了相似准则。周边桁架可展开天线的展开驱动力相似准则利用微分方程法,而其频率的相似准则采用量纲分析法。由于周边桁架可展开天线的原型与模型并不完全相似,因此考虑了由于结构参数畸变对性能的影响,从而得到含有畸变系数的缩尺比例关系。第二步研究模型在不同环境下的性能关系。由于模型的口径较小,直接利用它在地面做实验较容易。在上述两步法的基础上,可以根据模型在地面的测试性能预测原型在太空的工作性能。空间可展开结构是一种特殊的变拓扑机构,为了实现空间可展开结构的类型选优和创造发明新的空间可展开结构,研究其结构类型综合方法是其关键技术。由于空间可展开结构与变胞机构同属变拓扑机构,因此借助变胞机构类型综合思路来研究了空间可展开结构的拓扑综合。空间可展开结构的构型用邻接矩阵表示,通过构件的增加、减少以及连接关系变化的变胞综合方法实现不同构型之间的变换运算,得到了不同于目前同步展开方式的混合展开方式,以及新的可展开结构的构型图。

关键词：可展开天线相似性性能关系畸变拓扑综合

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基于功能离散法的周转轮系拓扑综合研究

基于功能离散法的周转轮系拓扑综合研究

作者：汪友明西安理工大学

学位级别：硕士

机构创新是推动机械产品不断更新换代的源泉。机构创新设计方法层出不穷,其中通过机构综合理论的创新是一个重要途径。本文在前人的研究成果的基础上,比较归纳各种研究方法的优劣,考虑到将图应用于型综合和尺度综合两方面,提出基于功能... 详细信息

机构创新是推动机械产品不断更新换代的源泉。机构创新设计方法层出不穷,其中通过机构综合理论的创新是一个重要途径。本文在前人的研究成果的基础上,比较归纳各种研究方法的优劣,考虑到将图应用于型综合和尺度综合两方面,提出基于功能离散法的拓扑图,深入研究周转轮系组合、演化、反演等规律,解决了一般和重叠式周转轮系的综合问题,可应用于周转轮系的创新设计。本文的主要工作有:（1）建立基于功能离散法的拓扑图,将轮系拓扑单元分为三个层次。指出周转轮系的两种最基本的结构,总结出复杂轮系是由三种基本单元组成的。（2）针对基于功能离散法的拓扑图,提出相应同构判定方法。即对拓扑图作缩微变换,建立拓扑图的分层邻接矩阵,通过同构判定步骤,可较方便地完成同构判定工作。（3）根据基本单元的组合特点,提出基本单元的基本组合、复式组合、封闭形式,对特殊的周转轮系作了总结和归纳。（4）指出拓扑演化的四种变化形式,以实例说明拓扑演化的具体过程,并建立了周转轮系的拓扑演化图库。（5）运用拓扑反演解决了由轮系拓扑图过渡到实际轮系机构的转换问题,指出拓扑反演的四个变化方向,建立了周转轮系的拓扑反演图库。（6）依据拓扑回路的特点提出周转轮系分类新方法,将周转轮系划分为四大类轮系。（7）以六齿轮周转轮系为例,提出具体的周转轮系的综合步骤,运用拓扑演化规律总结出四类轮系的拓扑图谱,利用拓扑反演规律推导各种周转轮系,得到四类周转轮系的拓扑图谱,并对拓扑图进行了种数统计。（8）运用拓扑图和信号流图探讨运动学和动力学分析的问题,初步完成对周转轮系的共性方面的研究工作,讨论了周转轮系的循环功率产生条件。本文提出的综合方法具有简捷直观的特点,可应用于周转轮系的型综合和尺度综合,为轮系机构的创新和最优化设计提供了一种行之有效的方法。

关键词：功能离散周转轮系拓扑综合

基于图论的S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法

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中国电机工程学报 2021年第16期41卷 5670-5682页

作者：李虹王文财李亚敏曾洋斌苏文哲张波北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 国网河北供电公司邯郸分公司河北省邯郸市056002 华南理工大学电力学院广东省广州市510641

随着各种工业民用电源需求的不断增加和供电的多样化,对DC-DC变换器拓扑的需求愈加丰富,DC-DC变换器拓扑已成为一个重要的研究方向。文中基于图论,提出一种S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法,其中S^(1)D^(1)L^(2)C^... 详细信息

随着各种工业民用电源需求的不断增加和供电的多样化,对DC-DC变换器拓扑的需求愈加丰富,DC-DC变换器拓扑已成为一个重要的研究方向。文中基于图论,提出一种S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法,其中S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)表示拓扑结构中开关管、二极管、电感和电容的数量分别为1、1、2、1。所提出的搜索算法由非同构图的构建、环路搜索、环路电气特性筛选3部分组成,可搜索出S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型所有可正常工作的DC-DC变换器拓扑。这种拓扑搜索方法既不受限于特定开关网络单元,又能克服现有拓扑构造过程中存在的随机性和不确定性,从而可以显著节约新拓扑研究的时间成本。最后,利用提出的搜索算法得到包括Cuk、Sepic等经典拓扑在内的32种拓扑,其中包括9种首次提出的新拓扑和5种首次发现的开关网络单元,从而验证了基于图论的S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法的正确性和有效性。

关键词：图论可编程拓扑搜索非隔离DC-DC变换器拓扑综合

机构拓扑学理论的基本思想与数学方法——从方法论角度回顾几种原创性理论与方法

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机械工程学报 2020年第3期56卷 1-15页

作者：杨廷力沈惠平刘安心杭鲁滨常州大学现代机构学研究中心常州213164 南京航空航天大学金城学院南京211156 上海工程技术大学机械工程学院上海201620

机构拓扑学的核心内容包括:基于非逻辑思维提出的基本概念(拓扑结构、运动特征等),由基本概念导出的机构拓扑学基本公式,以及由逻辑推理提出的拓扑综合方法。基本概念及其数学表示,是引入/建立机构拓扑学可运算数学方法的依据(对螺旋理... 详细信息

机构拓扑学的核心内容包括:基于非逻辑思维提出的基本概念(拓扑结构、运动特征等),由基本概念导出的机构拓扑学基本公式,以及由逻辑推理提出的拓扑综合方法。基本概念及其数学表示,是引入/建立机构拓扑学可运算数学方法的依据(对螺旋理论与线性变换两种方法,是引入了线性运算方法;对位移子群方法,是建立了非线性符号运算方法;对方位特征集方法,是建立了线性符号运算方法);机构拓扑学的基本概念、基本公式和拓扑综合方法的主要特点具有对应性(由于螺旋理论与线性变换的线性运算与运动位置有关,又与定坐标系有关,结构综合得到瞬时机构,需进行非瞬时性判定;由于位移子群的非线性符号运算与运动位置无关,可得到非瞬时机构,但与定坐标系有关,且未能涵盖子流形机构;由于方位特征集的线性符号运算与运动位置无关,可得到非瞬时机构,又由于与定坐标系无关,得到机构存在的几何条件具有一般性)。总之,基于螺旋理论、线性变换与位移子群的三种方法都与定坐标系有关,属于代数学方法,而基于方位特征集的方法与定坐标系无关,属于内蕴几何学方法。因此,由非逻辑思维提出的基本概念及其数学表示是建立原创性机构拓扑学系统理论与方法的基石。

关键词：机构拓扑学拓扑结构运动特征基本方程拓扑综合机构组成原理

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基于图论的可控装载机构构型设计及其应用

中国机械工程 2016年第4期27卷 488-493,502页

作者：张林蔡敢为朱凯君李俊明王小纯广西大学广西制造系统与先进制造技术重点实验室南宁530004

基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件... 详细信息

基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件要求以及拓扑结构最简原则对得到的拓扑图进行了拓扑综合,共筛选出了22种满足构型要求的拓扑图;再根据提出的机架存在条件、铲斗存在条件、动臂存在条件对得到的所有拓扑图进行了特定化;最后提出可控装载机构优选原则,对拓扑图特定化方案进行优选和具体化,获得了11种可控装载机构。通过样机研制验证了构型设计的合理性。

关键词：装载机工作装置拓扑胚图拓扑综合可控装载机构

具有变拓扑特征的电动开启车门锁构型设计及拓扑描述

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机械传动 2020年第6期44卷 48-53页

作者：白乐乐杭鲁滨刘哲缪宏黄晓波郭辉陈勇华勇上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600 泛亚汽车技术中心有限公司上海201201 上海恩坦华汽车门系统有限公司上海201201

车门锁电动开启功能是乘客非接触操作模式进入车辆的物理基础,将引领高品质和舒适安全车门锁系统的发展潮流。针对车门锁内部电动保险、电动开启双支链运动协调以及多运动支链间互不干涉的需求,以现有具备电动保险功能车门锁为基础,基... 详细信息

车门锁电动开启功能是乘客非接触操作模式进入车辆的物理基础,将引领高品质和舒适安全车门锁系统的发展潮流。针对车门锁内部电动保险、电动开启双支链运动协调以及多运动支链间互不干涉的需求,以现有具备电动保险功能车门锁为基础,基于平面机构拓扑结构综合理论,引入不完全齿轮间歇机构构造了变拓扑电动开启运动链;借助关联矩阵描述了车门锁电动开启支链不同连接状态的拓扑构态。通过研制电动车门锁样机并进行功能测试,验证了基于变拓扑结构电动开启运动链方案在该门锁系统中的可行性。该研究可为汽车智能门锁运动链的构型设计提供新思路。

关键词：汽车电动门锁拓扑综合拓扑变换关联矩阵