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.     

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。     

单元组合下的齿轮轮系运动方案分析

针对齿轮轮系运动方案设计的研究还没有形成完善的理论体系的问题,运用单元组合方法与实例验证方式,对齿轮轮系运动方案进行了分析,创建了一种轮系运动方案分析模型。通过单元连接方程和单元组合特征状态方程,研究了其特征状态矩阵分解规则,得到了齿轮系统的矩阵串联、并联及混联分解算法,实现了特征状态矩阵的拆分,并形成了齿轮轮系运动方案分析流程;同时,齿轮轮系的单元库中存在着含传动比、输入转速等设计需求的基本单元,对其运动特征矩阵进行了拆分,通过匹配获取了单元,并进行了相应的组合。研究结果表明:特征矩阵的拆分方法是高效且可应用的,以风力发电的变桨齿轮箱齿轮轮系运动方案求解为例,从该例中获得了9种运动方案结果,说明该分析方法可为实际工程中齿轮轮系运动方案研究提供参考。     

复杂轮系基本单元的运动特征状态数学建模

提出了复杂齿轮轮系运动分析的单元运动特征状态建模方法。通过研究复杂齿轮轮系构成规律,并分解其构成,定义了轮系基本单元;以齿轮原型机构为基础,利用机构拓扑特征构建了轮系基本单元构型图谱;构建了运动特征状态向量用以描述运动的类型和方向特征等属性,并利用状态方程建立了轮系基本单元的运动特征状态模型,为后续的轮系运动方案设计提供了理论基础。     

空间机构的结构描述

应用拓扑学理论,提出一种新的空间机构有级边拓扑描述方法,推导出有级边拓扑图的几个重要的矩阵:邻接矩阵,关联矩阵和环路矩阵。在此基础上,分析了矩阵的性质,空间机构运动副轴线位置关系对运动特性的影响,给出了空间机构的结构描述特征字符串。     

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。     

基于拓扑变换的行星轮系动力学分析

提出了用于型综合和尺度综合的行星轮系机构分析与综合方法。采用拓扑变换解决由轮系拓扑图与实际轮系机构的转换问题,根据齿轮、系杆、转轴变换以及辅助构件的特殊变换,论述了基于信号流图和拓扑图的行星轮系运动学和动力学分析方法,讨论了行星轮系的循环功率产生条件。     

基于ADAMS的行星轮系动力学仿真

由于行星轮系的结构复杂,难以利用理论方法研究行星轮系的动力学行为,寻找一种简便、可靠的动力学行为研究方法来研究行星轮系的振动特性、可靠性等具有重要的意义。在对行星轮系进行三维参数化建模的基础上,利用机械系统动力学软件(ADAMS)建立了行星轮系的动力学模型,并对行星轮系的动力学行为进行了模拟。结果表明,仿真和理论结果的误差为0.2%,证明所建动力学模型是可靠、准确的;由于轮齿啮合的周期性致使轮系振动也具有周期性;行星轮轮齿间接触力满足力平衡关系,与理论分析相一致。研究结果对行星轮系振动特性、可靠性以及寿命等研究具有一定的指导意义。     

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。