含复铰平面运动链型综合中消极子链的识别方法

提出了在运动链中识别消极子链的生成树—基本回路法。通过能够反映复铰和多副杆等结构特点的构件邻接矩阵,得到运动链的广度优先生成树。由生成树的弦将运动链分解成为数目确定的基本回路。利用基本回路或基本回路的并所形成子链的活动度识别消极子链。研究表明,该方法适用于无复铰和含复铰平面运动链,并且具有运动链分解形式选择唯一、简单、可靠及便于用计算机处理等特点。     

平面闭式运动链简图自动绘制的最大环路法

机构运动链结构简图的自动绘制,直接关系到机构设计的效率与可靠性。在对平面闭式机构运动链的拓扑特性研究基础上,基于缩杆邻接矩阵,提出一种运动链结构简图自动绘制的最大环路方法。此方法采用广度优先生成树算法获得运动链的独立回路,并通过独立回路的加减运算得到最大可行外环。根据回路关系逐步修正最大可行外环,使各独立回路成为其非交叉规范化内环。在运动链结构简图绘制过程中,根据外环和内环情况,将运动链中的运动副布置在由外往内的同心圆内接正多边形的顶点上,使绘制的运动链简图规范、美观。在对这种基于外环与内环关系的简图自动绘制算法研究过程中,借助多个机构实例进行说明。研究与应用结果表明,最大环路法具有实现简单、方法完备的特点,适用于多杆多自由度平面闭式运动链结构简图的自动绘制,应用于机构设计中,可极大地提高设计效率。     

平面运动链同构识别的距离和序列法

对平面机构运动链结构组成进行探讨后,研究了运动链中的结构不变量,并基于缩杆邻接矩阵提出了4个新的运动链结构恒量序列,这些恒量序列将杆的级别、运动副数目以及各杆的连接关系考虑在内。以此为基础,提出了对运动链进行同构识别的距离和序列法。该方法实质上是对运动链进行分类同构识别,因此具有操作简单、可靠性好、识别效率高等特点,已成功应用于12杆以下机构运动链型综合时的同构识别     

平面运动链类型综合的基杆构形树法

在对平面机构闭式运动链结构组成进行研究后,提出运动链类型综合的基杆构形树法。首先,针对给定的构件数与自由度,基于缩杆邻接矩阵综合出运动链连杆序列、缩杆序列、构件度序列以及基杆联结度序列等恒量序列。然后,归纳出基于缩杆邻接矩阵对运动链进行类型综合的方法与步骤,定义了基杆构形树,并用基杆构形树综合出运动链的基杆构形矩阵,进一步研究了综合运动链联结矩阵的缩杆匹配方法。由于基杆构形树法在综合过程中按杆的级别、运动副数目以及联结关系等结构不变量将运动链进行了分类细化,因此综合规律性强、效率高,有利于减少后续刚性子链消除与运动链同构识别的计算量,尤其适合于多杆多自由度平面机构闭式运动链的计算机自动综合,并在12杆以下平面机构闭式运动链的类型综合中得到成功的应用。同时,以10杆单自由度机构运动链的类型综合为例进行了实例分析。     

基于缩杆邻接矩阵的平面运动链同构识别

在研究了平面机构运动链结构不变量的基础上,基于缩杆邻接矩阵提出了3个新的运动链结构恒量序列,这些恒量序列将杆的级别、运动副数目以及各杆的连接关系考虑在内。并进一步提出了以它们对运动链进行同构识别的缩杆邻接矩阵法,该方法具有操作简单、可靠性好、识别效率高等特点。     

用邻接矩阵判断含复铰平面运动链同构和拓扑对称的新方法

提出了含复铰平面运动链同构和拓扑对称性判断的邻接矩阵方法。通过适当地定义运动链的邻接矩阵,在结构特征相同的情况下,比较两运动链邻接矩阵的结构,即可完成同构判断。通过邻接矩阵可得到构件或铰链点的广度优先生成树,比较生成树的结构特征,即可确定构件或铰链点的拓扑对称关系。研究表明,该方法具有简便、可靠、计算工作量小和便于用计算机处理等特点。     

基于改进的杆组邻接矩阵的平面运动链类型自动综合

为了利于计算机自动综合,提出了改进的Assur杆组邻接矩阵的平面运动链类型自动综合。首先针对构件数主动件数和选定的杆组,根据杆组组成理论求出对角线元素以及它们的不同组合,然后归纳了综合方法和步骤,定义了选定杆组邻接矩阵。因为综合法在综合构件的过程中根据杆件数、主动件数及杆组类型这些因素分类细化了运动链,并同时判断同构构型,所以综合过程具有很强的规律性,效率也很高,可以减少后面运动链同构识别与刚性子链识别的计算量,特别是对于计算机自动综合多杆多主动件的平面机构运动链,并成功应用在综合12杆以下的平面机构运动链类型。并且以6构件单主动件机构运动链为例进行了类型综合。     

平面机构运动链的组成及其构造分析

对平面机构运动链的结构进行了分析,研究了闭式运动链的构件数、运动副数及闭链数三者的关系,同时研究了运动链结构的变化规律,提出了自由度K的闭式运动链的基本链型和两杆三副构件的两种不同结构,并指出在基本链型的基础上,运用两种不同结构的两杆三副构件,可以构造出复杂结构的闭式运动链.     

平面并联2-DOF机构运动的计算机模拟逼近法

提出了用计算机模拟逼近法分析平面2-DOF机构的运动,运用该方法进行了运动分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造2-DOF机构的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的模拟机构,构造速度模拟机构,求解机构上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为平面连杆机构运动分析提供了更有效的工具。     

计算机辅助几何法分析平面五杆机构运动的研究

提出了用计算机辅助几何法分析平面五杆机构的运动,运用该方法进行了运动分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造五杆机构的模拟机构;再用两个相同且彼此靠近的模拟机构,构造速度模拟机构,求解机构上确定点的速度和角速度;最后用两个相同且彼此靠近的速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为平面连杆机构运动分析提供了更有效的工具。     

基于环路特性的运动链拓扑图及特征描述的自动生成

基于运动链拓扑图环路的数组描述及环路数组之间的相互运算,给出通过基本环数组之间的相互运算构成组合环的算法及其条件,并给出运动链的唯一数字特征描述.然后,以 Windows 为平台,以VC 6.0为工具,利用面向对象的程序设计方法,开发了一套集运动链拓扑图绘图及唯一数字特征描述--特征邻接矩阵和特征描述代码自动生成的计算机程序.此程序的最大特点是不管运动链拓扑图的画法形式如何改变,项点标号方式如何改变,计算机都能自动生成其唯一数字描述,从而实现运动链拓扑图的唯一数字化,并为机械概念设计的自动化、智能化和网络化创造了条件.结果表明,提出的程序解决了机械概念设计过程中运动链拓扑图的唯一数字描述方式难以计算机自动实现问题.     

基于状态构形矢量和状态构形矩阵的可重构模块星球机器人构形

可重构模块星球机器人系统由母体和多个子机器人模块组成,单个模块可以独立运动和操作,多个模块可以重构组合成不同构形,模块采用非对称式轮手一体机构,具有姿态方位性和运动方向性,重构目的是组成在某种环境下更好地完成有向性运动的构形。基于此,提出矢量构形概念,将运动趋势方向和方位性融合到构形拓扑结构中。在模块矢量分析模型基础上,提出并构建状态构形矢量(State configuration vector, SCV)和状态构形矩阵(State configuration matrix, SCM),对非对称式单模块和整体构形的状态信息进行描述,同时支持预定义的数学变换操作,可以表达并触发模块的基础动作、构形重构。提出离散模块组合重构成目标构形的优化分析算法,通过实例仿真计算获得优化分析的选择结果。     

ADJACENT MARTIX METHOD OF IDENTIFYING ISOMORPHISM TO PLANAR KINEMATIC CHAIN WITH MULTIPLE JOINTS AND HIGHER PAIRS

The adjacent matrix method for identifying isomorphism to planar kinematic chain with multiple joints and higher pairs is presented. The topological invariants of the planar kinematic chain can be calculated and compared by adjacent matrix. The quantity of calculation can be reduced effectively using the several divisions of bars and the reconfiguration of the adjacent matrix. As two structural characteristics of adjacent matrix, the number of division and division code are presented. It can be identified that two kinematic chains are isomorphic or not by comparing the structural characteristics of their adjacent matrixes using a method called matching row-to-row. This method may be applied to the planar linkage chain too. So, the methods of identifying isomorphism are unified in the planar kinematic chain that has or hasn't higher pairs with or without multiple joints. And it has some characters such as visual, simple and convenient for processing by computer, and so on.     

基于多粒度共进化功能能推理的机械运动方案设计新方法

提出了基于多粒度共进化功能推理的机械运动方案设计方法.首先分析了共进化功能推理模型和多粒度设计模型的特点,并结合二者的优点构造了一种多粒度的共进化功能推理模型;然后将该推理模型应用于机械运动方案设计,提出了一种面向机械运动方案设计的共进化功能推理方法,该方法采用分类功能来描述机构单元及机械系统的运动特征信息,将机构单元和机械系统都采用运动功能变换函数进行抽象表达,通过功能推理来生成机械运动变换单元的串联组合方案;随即给出了相应的功能推理算法流程,通过与已有算法的比较详细分析了该算法的特性,并讨论说明了该算法所具有的效率高、可精确描述运动功能变换特性等优点;最后通过电线进给机构运动方案设计实例验证了该方法的有效性.     

基于传递矩阵法的涡轮泵转子系统瞬态动力学特性预测和分析

提出一种快速预测涡轮泵转子瞬态动力学特性的方法.在该方法中广义的涡轮泵转子系统转轴被盘和轴承等特征部件分成不同的轴段,每一轴段两端的状态向量通过该轴段的传递矩阵联系起来,经过轴承和特征盘后状态向量的变化以增量的形式给出,结合边界条件以及各特征盘/轴承之间的位移关系,可建立整个转子系统的瞬态运动方程.为了验证该方法的有效性,结合涡轮泵的实际工况,分别模拟不同启动过程(如匀角加速度、指数角加速度、分段升速)中转子的瞬态动力学特性.文中的研究工作可为涡轮泵转子系统动力学设计及结构修改提供一定的参考.