平面含复铰及齿轮-连杆运动链的拓扑描述和结构自动综合

平面含复铰及齿轮-连杆运动链的拓扑结构自动综合可为机构方案创新设计提供各种优选类型,是研究机构结构组成的有效方法,是构思、发明新机构的基础。研究平面含复铰和齿轮-连杆运动链的多色拓扑图描述及借助拓扑图描述实现的单开链迭加结构自动综合方法。详细地讨论平面含复铰和齿轮-连杆运动链的双色拓扑图和三色拓扑图描述,为机构的分析与综合提供良好的数学工具。借助于相应的多色拓扑图描述,给出综合相应输入参数的基于单开链迭加的平面含复铰及齿轮-连杆运动链结构自动综合方法,并给出相应的综合实例来验证该自动综合方法的有效性及可靠性。     

含复合铰机构运动链的拓扑图表示与同构判别

提出一种适用于含任意复合铰个数的机构运动链拓扑图表示新方法,该方法在对含复合铰运动链转化为拓扑图时,在拓扑图顶点上标以顶点号和顶点对应的构件运动副数,与复合铰相连接的所有构件被看作是相互邻接的构件,该拓扑图完整表示了含复合铰机构运动链的信息,且不增加拓扑图顶点数规模。在拓扑图表示基础上,将邻接矩阵动态修改法应用到含复合铰运动链的同构判别,判别实例表明邻接矩阵动态修改法能有效对含复合铰机构运动链进行同构判别。     

一种判定运动链同构的新方法

以运动链拓扑结构的一种新的拓扑不变量——边－边隔点和集,给出了一种新的运动链同构判定方法,即：如果两个运动链具有相同的隔点和集与结点集,并且其拓扑图同为平面图或非平面图,则它们同构。该定理成功地区分了Ｍｒｕｔｈｙｕｎｊａｙａ 提出的１７ 种单自由度的十二杆二副运动链,解决了多杆多自由度运动链的同构性判定问题。该方法具有可靠性好、操作简单、算法效率高等特点。     

运动链的拓扑表示及其回路特性的研究

本文首先介绍了单较运动链、复较运动链和齿轮连杆运动链的拓扑图、双色图和三色图表示,然后对它们的回路特性进行了研究,给出了一个统一的基本回路数公式,并给出了相应的证明过程,为机构的分析提供了可强有力的理论依据。     

含复铰平面闭式运动链的谱分类方法

根据含复铰平面闭式运动链的基本参数，定义了度谱，构件谱和复铰谱，同时考虑运动链中多副杆的连接关系，提出了一种新的运动链拓扑不变量－多副杆连接谱，在此基础上提出了含复铰平面运动链的谱分类方法，并给出了相应的算法，研究表明，这种分类方法具有计算简单，直观，便于计算机处理等特点，将这种分类方法应用在型综合中，可以有效地减少同构判断的计算工作量。     

含复铰平面开链和拓扑对称性在型综合中的应用

提出了在运动链型综合组合法中应用的含复铰平面开链的有关概念 ,给出了构造平面开链的方法 ,以及六杆以下所有的开链型式。同时 ,讨论了平面闭式运动链和平面开链中铰链点拓扑对称性的判断问题 ,给出了判断方法及其在型综合中的应用方法。研究表明 ,利用拓扑对称性可以有效地减少同构运动链型的数量。     

基于转化邻接矩阵的含复铰运动链描述与同构识别

针对机构分析与综合中复合铰链难以处理和含复铰运动链同构识别困难的问题,分析复合铰链的内部结构,提出引入Pin构件将复合铰链转化为多个并联单铰链的新方法,从而将含复铰运动链转化为只含单铰的简单运动链。定义运动链转换邻接矩阵,用于描述含复铰运动链,通过分析发现该矩阵的内涵性质丰富,方便运动链的分析。提出运用转换邻接矩阵的阶数、对角线元素矢量、矩阵特征值和特征矢量等参数识别判断含复铰运动链同构关系的方法,这些特征参数是含复铰运动链的不变量。实例证明,利用转化邻接矩阵可简单、方便、直观地描述含复铰运动链,其特征值和特征矢量用于识别含复铰运动链的同构关系,具有准确、高效和简便的特点。定义的转化邻接矩阵及其运用方法为复合铰链的处理以及含复铰运动链的识别提供了新的途径。     

含复铰运动链同构及拓扑对称性判断的方法和程序

本文提出了便于计算机处理的运动链结构图的表示方法。以此为基础，利用邻接链表示法直接对含复铰或不含复铰运动链结构图进行同构或拓扑对称性判断，并用ＴｕｒｂｏＰｒｏｌｏｇ语言编制了相应的程序ＭＩＳＯＡＴ。从而成功地将这两种运动链的机构及拓扑对称性判断问题统一了起来，简化了此类问题的求解过程。     

基于运动副替代的周转轮系创新综合方法

提出了将单铰运动链用于轮系创新综合必须满足的基本结构条件,利用运动链的无向双色拓扑图及拓扑胚图,在运动链构件数与自由度数一定的情况下,用胚图插点法获得了所有可能的基于该复铰运动链的满足轮系创新综合要求的运动链结构型。应用本文提出的方法不仅可以得到各种工程实际中常用的轮系结构型,而且也能够获得许多我们过去不曾见过的结构型,为轮系的创新综合开辟了一条新的途径。     

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。     

An efficient methodology for the structural synthesis of geared kinematic chains

Through the use of acyclic graphs, an efficient methodology has been developed for the synthesis of the kinematic structure of geared kinematic chains with any number of links. First, a systematic approach is proposed for the enumeration of N-vertex acyclic graphs. For each N-vertex acyclic graph, all the N-vertex geared graphs are generated by adding (N — F — 1) geared edges to the acyclic graphs, eliminating geared graphs which violate the fundamental rules, and non-isomorphic geared graphs are obtained by comparing the structural codes. Finally, the catalog of the graphs of one-degree-of-freedom (DOF) geared kinematic chains with N links are synthesized from the catalog of acyclic graphs with N vertices. As a result, the structural synthesis of one-DOF geared kinematic chains with up to eight links has been successfully constructed.     

用关联度和关联度码识别运动链同构

本文给出了运动链拓扑结构的数字赋权拓扑简图表示及相应的矩阵表示和码表示。首次提出了描述赋权图中点的拓扑特征的一种新参量——关联度,用于有效地区分图中不同类型的点,进而得到了运动链的关联度码,它与运动链拓扑结构一一对应。用关联度和关联度码可准确高效地识别运动链同构。     

含复铰平面运动链拓扑对称性识别的邻接矩阵方法

提出了识别含复铰平面运动链拓扑对称性的邻接矩阵方法。根据能够反映复铰和多副杆特点的构件邻接矩阵和铰链点关联矩阵,按照构件或铰链点的划分,利用圆排列转动和圆排列对应匹配的方法进行构件或铰链点拓扑对称性的识别,并提出了基本算法。研究表明:该方法能应用于无复铰平面运动链,并且具有简便、直观、可靠和便于用计算机进行处理等特点。     

Kinematic analysis of geared linkage mechanisms

A general approach to the kinematic analysis of planar geared linkage mechanisms (GLMs) is presented based on their structural topological characteristics. Firstly, a systematic method for decomposing a GLM into a series of sequential independent kinematic units, such as the simple links and the dyad link groups is proposed. The concept of tricolored graph and its mathematic expressions are introduced to describe the topological relationship between the kinematic pairs and the links in a GLM. The criteria and process for the structural decomposition and for choosing circuits using the theory of type transformation are established. Then the kinematic equations and the analytic solutions for the kinematic units are derived, and the method for the kinematic analysis of position, velocity and acceleration of GLMs is obtained in an algorithmic fashion. Finally, an application program has been developed, by which the whole work from the structural decomposition to the kinematic analysis can be accomplished automatically for any one of the GLMs. Some examples are used to illustrate the procedures.     

内力封闭自适应机构初始运动链综合的胚图支链法

根据内力封闭型自适应机构初始运动链的自由度特征,提出了一种运动链构型综合的新方法,即胚图支链法。此方法视运动链由多元素杆和支链两部分构成,并通过一种有序分步的方法构建运动链的拓扑胚图,然后在拓扑胚图上配置支链形成广义拓扑图,再转化为运动链。利用此方法,综合出了自由度为0或-1的9杆、10杆运动链的全部独立构型,为内力封闭自适应机构的创新设计提供了理论依据。     

Computerized synthesis of the structure of geared kinematic chainsComputerisierte struktursynthese der zahnradketten

The paper presents for the first time a fully computerized method for structural synthesis of geared kinematic chains which can be used to derive epicyclic gear drives. The method has been formulated on the basis of representing these chains by their graphs, the graphs being in turn represented algebraically by their vertex-vertex incidence matrices. It has thus been possible to make advantageous use of concepts and results from graph theory to develop a method amenable for implementation on a digital computer. The computerized method has been applied to the structural synthesis of single-freedom geared kinematic chains with up to four gear pairs, and the results obtained thereform are presented and discussed.     

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.     

基于电路网络分析的运动链同构判定

应用电路分析中的基尔霍夫定律和电路网络分析方法来判断运动链的同构。首先建立了运动链的等效电路模型 ,将运动链的拓扑结构关系等效为电路网络的拓扑约束关系。然后应用电路定律和电路网络分析的支路电流法进行分析 ,得出了基于电路网络分析的运动链同构判定依据 ,最后结合实例说明了运动链的同构判定方法。该方法简单、可靠、操作简便 ,是一种新颖的运动链同构判定方法