基于拓扑学的行星轮系综合与研究

应用拓扑图对行星轮系进行综合与研究是寻找新行星轮系的一种最有效方法。利用拓扑学探讨了拓扑图基本构成和行星轮系的基本单元,通过对行星轮系演化和反演规律的深入研究得到了行星轮系图库建立的方法与基础,为行星轮系的创新设计提供了一种简单而又可行的途径。     

单级行星齿轮轮系的类型综合研究分析

行星齿轮轮系的类型综合对行星齿轮机构的选型和创新设计有着重要作用,采用枚举法得到了全部7种含V结构的单级行星齿轮轮系,对于不含V结构的单级行星齿轮轮系,借鉴图论中的拓扑图与邻接矩阵,定义了新的结构不变量——特征向量来表达行星齿轮轮系,提出了利用改正规则与归一化规则对特征向量进行修正与类型同构识别,得到了不含V结构单级行星齿轮轮系的10种结构类型,并通过实例验证了运用归一化规则进行同构识别的可行性。     

应用电网络分析行星轮系运动学特性并仿真验证

为行星轮系的运动学及动力学的研究提供了一种新的理论方法.在分析拓扑图结构的基础上,建立拓扑图几何特征的数学描述.理论上证明了基尔霍夫第一、第二定律与轮系传动中相应参数的关系.应用基尔霍夫定律建立基于拓扑图理论的数学模型--回路方程组、切割方程组来解决行星轮系运动学的问题,并通过Pro/E建立模型进行机构分析,验证理论的正确性.     

基于图论的自动变速器行星齿轮传动方案设计

建立了行星齿轮机构拓扑图模型,通过行星齿轮机构类型综合,获得部分2自由度、3自由度行星变速机构拓扑图图谱。重点介绍了在行星齿轮机构综合过程中,拓扑图同构判别和刚性子链判别方法。按照一定的转换规则,将行星齿轮机构拓扑图转化为标准拓扑图形式,再将标准拓扑图转换成运动简图,得到部分双行星排、三行星排齿轮传动方案。     

基于功能离散法的周转轮系拓扑综合研究

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。     

基于邻接矩阵的行星齿轮系同构判定方法

行星轮系(PGTS)的同构判定是一个复杂的问题,为此,提出一种基于邻接矩阵的方法来判定行星轮系是否同构。首先提出一种新的方法来描述行星轮系的拓扑图,该新型拓扑图可准确描述不同构件间相互邻接的关系。并在传统邻接矩阵的基础上进行改进后提出一种新的非对称邻接矩阵来描述行星轮系的拓扑图,该新型邻接矩阵可准确描述每个构件的类型,以及与其他构件间的邻接关系与邻接方式。再通过计算邻接矩阵的特征值与特征向量来判别行星轮系是否同构。经过实例验证,相较于之前的判定方法此方法具有高效性、可靠性。     

行星轮系的机架变换与传动比变化规律的研究

转换机架法是机构创新的重要方法,在轮系的创新设计中有重要应用前景.文中以最简单的轮系为创新基础,探讨机架变换后的新轮系与原轮系的传动比关系,得出重要结论:以轮系系杆为输出构件时的传动比与系杆固定时机构的传动比之和为1.然后对该结论进行证明,再通过典型的行星轮系、少齿差传动、平动齿轮传动和复杂的混合轮系的机架变换进行传动比的计算,验证了该结论的正确性.最后阐明了该结论在复杂行星轮系传动比计算中的重要作用.     

基于信号流图法对行星轮系传动特性的研究

根据行星轮系的传动原理,提出了一种采用信号流图的方法计算复杂行星轮系的转矩。将行星轮系传动链的结构特征与信号流的传递特性相结合,建立了XP型、PX型、T型、∏型和E型行星轮系混联系统的信号流图模型。再利用信号流图的计算规则,将这些行星轮系的拓扑图模型进行简化计算,获得了各种混联系统输入、输出轴及系统内部各构件的转矩等特性参数的计算关系式。该方法具有较好的直观性和计算高效性,为复杂行星轮系传动特性参数计算等方面的研究提供了一种新方法。     

基于信号流图法对多环路行星轮系传动特性的研究

依据行星轮系的传动原理,提出了一种采用信号流图的方法计算复杂行星轮系的传动特性参数。根据行星轮系的结构特征与信号流图的建模原理,给出了将行星轮系等效转化的简化规则。再利用该规则建立了单环路XP型和PX型行星轮系的拓扑图模型,并经简化计算后得出了该环路轮系输入、输出轴的转速、传动比和转矩等参数的等效计算关系式。在此基础上,参照多环路行星轮系传动链的布置方式和工况,将该轮系分解成多个基本的XP型或PX型行星轮系结构单元体,再采用上述计算方法得出了多环路行星轮系传动特性参数的计算关系式。最后,通过实例计算,验证了该法用于复杂行星轮系传动特性参数计算,具有较高的可行性和准确性。     

周转轮系分类及综合

应用拓扑图分析和综合周转轮系,建立了3种轮系传动基本结构的拓扑图与4种轮系的基本单元,在分层的基础上定义了轮系拓扑单元结构图。应用拓扑单元图来描述各类周转轮系的拓扑特性、组合规律及其演变方式;提出轮系拓扑缩图的同构判定原则与具体方法,并给出了一实例。在4种轮系基本单元的基础上,建立了复杂轮系组合数量的公式,依据轮系拓扑图中形成回路的特点提出了复杂轮系的组成原理及分类和综合方法。     

基于图论的行星轮系传动比分析

基于行星轮系求传动比的传统方法，提出以图论为基础，用图画对行星齿轮系进行拓扑描述，通过拓扑图中的基本回路建立基本回路方程，对各类行星轮系进行传动比分析。该方法较传统方法直观、方便。     

NGW型两级行星传动机构构型分析

提出了一种适用于行星齿轮传动机构构型综合的图论-邻接矩阵法。首先,在NGW型两级行星传动机构中变换机构拓扑图中连接构件和输出构件,获得了所有可能的机构构型;进而采用邻接矩阵法对所获得的机构进行同构判断,得到了24种串联型、36种差动封闭型的NGW型两级行星齿轮传动机构。通过该方法推导,可以得到完整的NGW型行星齿轮传动机构的各种构型,可为多级行星齿轮传动创新设计提供新的方法。     

基于拓扑演化理论的周转轮系综合构型与自动装配

由于周转轮系拓扑图的过度抽象及发散性,周转轮系机构的发明创新和优化设计之目的一直未能取得预期成果。以拓扑单元为基础,利用拓扑组合理论有效的获取了各类可能存在的复杂周转轮系的拓扑综合构型,但由于综合构型后拓扑模型元素符号含义仍具有发散及不确定特性,使得拓扑图与三维仿真装配轮系无法形成一对一映射。为此,再建立拓扑组合理论之后又提出拓扑图演化方法,通过建立演化规则实现了组合拓扑图形元素的定性演化,完成组合拓扑到装配拓扑的演化过程,从而真正实现搜索任意可能装配拓扑的目的。最后利用计算机对装配拓扑图形元素进行信息提取,实现装配拓扑与三维仿真轮系的一对一装配关系,结果表明了方法的合理性和可行性,为周转轮系机构的创新和优化设计的仿真实验建立了基础,提供了建模分析新思路。     

应用稳定性行星轮式越障机构优化设计

行星轮式越障行走机构可应用于矿产开采运输。针对具有4组行星轮系组成的越障机构,机构轮系可根据不同地形状况在定轴和行星轮系之间转换。基于机构的行驶可靠性,采用模糊优化相关理论对行星轮系进行优化,确定机构的最优结构尺寸;建立机构在工作过程中的力学模型和稳定性力学模型。基于ADMAS建立了行星轮式越障机构虚拟样机和典型的地面谱(单边越0.45m障碍、0.45m壕沟、横坡道转向),对优化后不同工况下机构的稳定性进行分析。结果可知:行星轮式越障机构通过驱动轮系在定轴轮系和行星轮系间的转换,实现其越障、跨沟、爬坡等不同工况运行;不同运行工况下,机构的稳定性良好;分析结果为此类结构参数及控制参数确定提供理论基础。     

可变动力传动机构型综合分析方法研究

基于可变循环发动机模式切换的功能需求,提出一种针对相位和速比的可变动力传动机构的型综合设计分析方法。首先利用双排行星轮系架构设计出一种具备相位和速比同时可变特征的通用传动机构方案;然后通过构型设计、拓扑分析,得出功能结构相似的系列化机构方案,并利用粗糙集理论结合聚类分析法开展其型综合与分类研究;最后分析得到一类前排为单行星轮系、后排为双行星轮系的串联传动机构方案。此类方案可满足变循环发动机切换工作模式的需求,且具有紧急情况下中断动力传递的功能。研究表明,该设计分析方法能有效提高机构设计过程中的型综合与分类研究效率。     

行星齿轮减速器效率及自锁分析

既传递动力又传递运动的行星轮系,轮系效率是判定能量有效利用程度的重要指标,也是判定是否自锁的条件。由于在行星轮系中存在着效率、传动比和机构尺寸三者间相互制约的矛盾,本文针对2K—H型行星轮系,通过不同功率流向效率曲线的分析,得出了设计行星轮系时正确处理效率、传动比和机构尺寸三者关系的一些措施。     

自动装盒机椭圆-圆齿轮行星轮系取盒机构轨迹分析与设计

自动装盒机连续旋转式行星轮系取盒机构与间歇式往复摆杆取盒机构相比,机构振动小,速率更高。基于行星轮系取盒机构输出末端内摆线运动特性要求和非圆齿轮传动比可变的特点,提出一种椭圆-圆齿轮行星轮系代替现有的圆齿轮行星系取盒机构,使输出末端运动轨迹和特性得到优化。建立圆齿轮行星系取盒机构和椭圆-圆齿轮行星轮系取盒机构的运动学模型,分析两种机构的工作原理和运动特性,对机构进行轨迹仿真和运动特性求解,分析出机构主要参数对机构运动轨迹和特性的影响。利用人机交互的方法,对椭圆-圆齿轮行星轮系取盒机构的参数优化,得到一组较优的结构参数,并建立三维仿真模型。参数优化后的椭圆-圆齿轮行星轮系取盒机构运动特性与圆齿轮行星系取盒机构对比,在取盒和放盒工位的速度变化减小14.3%,最大加速度减小9.9%。上述研究可为行星轮系高速吸盒机构的设计提供理论依据。     

基于改进哈明数的行星轮系机构同构判定新方法

同构判定是行星齿轮系结构合成时不可缺少的过程之一,对于创造新颖且具有优良传输特点的行星轮系具有重大意义。提出了一种基于改进哈明数判定行星轮系同构的新方法。首先,提出一种改进构件邻接矩阵,描述行星轮系拓扑图,该矩阵包含行星齿轮系拓扑结构的所有信息,具有描述的唯一性。然后,用特征码表示齿轮系的基本特征,作为同构的必要条件。定义了改进哈明数原理,得到哈明码,通过判断特征码和哈明码两结构恒量是否相等来判定是否同构。最后,通过实例验证了该方法的有效性和可靠性。     

周转轮系的内力矩、功率流与自锁

应用离散方法 ,深入分析了两种 2K H型行星轮系的内力矩和功率流 ,发现 2K H型行星轮系属于封闭差动轮系 ;其中 ,正号机构存在循环功率流。循环功率流不仅降低了正号机构的效率 ,而且在某种情况下还会使轮系自锁。同时 ,分析了 3K型行星轮系的内力矩、功率流和自锁问题。     

基于向量键合图法的行星轮系动态静力分析

针对行星轮系动力学建模与动态静力分析问题,提出了相应的向量键合图法。基于平面复合铰的运动约束条件,建立了更加简明的平面复合铰向量键合图模型。根据行星轮系构件间的运动约束关系,将系杆、行星轮、复合铰及齿轮副的向量键合图模型组合起来,建立了双行星轮轮系机构的向量键合图模型。通过有效的增广方法,消除了该类系统向量键合图中的微分因果关系。应用相应的算法,实现了双行星轮轮系机构的计算机辅助建模与动力学分析,说明了所述方法的有效性。