一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法

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作者 姚齐水 董鹏林 +2 位作者 唐嘉昌 夏艳 邱梓潼 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第6期1075-1086,共12页

针对航空航天领域大尺度连续变形机构构型问题,提出了一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法。首先,分析了大尺度连续变形机构的组成与基本功能,获得了满足机构拓扑结构、约束条件的要求,对变形机构运动链进行了分析,... 针对航空航天领域大尺度连续变形机构构型问题,提出了一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法。首先,分析了大尺度连续变形机构的组成与基本功能,获得了满足机构拓扑结构、约束条件的要求,对变形机构运动链进行了分析,得到了符合条件的运动链,并对其进行了数学描述;其次,选择并分析了运动链的拓扑对称性,利用特征数组的方法得到了判别矩阵,对运动链进行了同构判别,从而得到了可行的多种运动链形式;再次,建立了各运动链的拓扑图,通过筛选得到了最终的拓扑图,去掉该拓扑图的各个构件,得到了拓扑变换子图和相对应的邻接矩阵,对拓扑图进行了同构判别,再通过改变机架与移动副的位置得到了满足要求的12种构型,画出了其相应的机构拓扑图和机构简图;最后,考虑了大尺度连续变形机构的整体稳定性,避免了尺寸过大等因素,对大尺度变形机构进行了构型优选,得到了符合要求的多种新构型。研究结果表明:该方法能够将大尺度连续变形机构抽象为图形式,获得了22种构型,可根据机构变形要求的不同,改变优选依据,从而得到符合不同要求的构型。 展开更多

关键词 大尺度连续变形机构 图论法 构型综合 同构判别 运动链结构拓扑分析 机构变形要求

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以基本运动链为单元的并联机构拓扑结构设计 被引量：10

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作者 沈惠平 孙驰宇 +2 位作者 朱小蓉 孟庆梅 李菊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期337-345,384,共10页

研究了以基本运动链（BKC）为单元的并联机构组成原理及其拓扑结构设计方法。首先,提出基于BKC的并联机构组成原理表达式;其次,基于BKC的组成原理及其耦合度k的计算公式,设计给出理论上满足k=0~3且基本回路v=1~5的53种BKC基本类型及其... 研究了以基本运动链（BKC）为单元的并联机构组成原理及其拓扑结构设计方法。首先,提出基于BKC的并联机构组成原理表达式;其次,基于BKC的组成原理及其耦合度k的计算公式,设计给出理论上满足k=0~3且基本回路v=1~5的53种BKC基本类型及其解析表达式;其中,最常用的6种BKC基本类型能解析表示出40种BKC拓扑结构,而这些BKC拓扑结构成为常用并联机构的基本组成单元;最后,提出一种直接以BKC为设计单元,同时满足方位特征集（POC）设计目标的并联机构拓扑结构设计的一般性实用方法,并以实例说明。该方法无需综合支链及其在动、静平台之间的拓扑布置,仅含3个步骤,操作简单,具有很好的实用性;与已有的主要型综合理论方法相比,操作简单、方便,具有很好的实用性和普适性。 展开更多

关键词 并联机构 方位特征集 基本运动链 拓扑结构设计 型综合 单开链

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典型并联机构拓扑结构特征分析 被引量：11

3

作者 沈惠平 曾氢菲 +2 位作者 李菊 尹洪波 朱小蓉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期388-398,共11页

采用基于方位特征(POC)和有序单开链(SOC)的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对Omni-Wrist III、PS+PRS+PSS、3-RRR球面、2-SPS+1-RPR,以及实现Schoenflies运动的3种3T1R机构(H4、4-R∥R∥R⊥R∥R、X4改进型)等7种具有较好实用价值的典... 采用基于方位特征(POC)和有序单开链(SOC)的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对Omni-Wrist III、PS+PRS+PSS、3-RRR球面、2-SPS+1-RPR,以及实现Schoenflies运动的3种3T1R机构(H4、4-R∥R∥R⊥R∥R、X4改进型)等7种具有较好实用价值的典型并联机构进行了拓扑结构具体分析,给出了它们的POC集、自由度、耦合度3个主要拓扑结构特征,这些特征反映了这些机构拓扑结构、运动学及动力学的基本性能,为其拓扑结构优化、运动学与动力学研究,以及设计和应用提供了理论基础;揭示了一些有利于并联机构设计和应用参考的共性规律。 展开更多

关键词 并联机构 POC方法 有序单开链 拓扑结构分析 拓扑特征

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一类新型六自由度并联机构及其结构分析 被引量：10

4

作者 沈惠平 杨廷力 马履中 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期721-724,共4页

对一类新型六自由度并联机器人机构的结构组成及其结构特性(包括机构运动自由度计算、运动输出特性、运动学与动力学复杂性、输入-输出运动控制解耦性、驱动器可配置性等)进行了详细的分析,为其运动学和动力学分析、机械结构设计及其在... 对一类新型六自由度并联机器人机构的结构组成及其结构特性(包括机构运动自由度计算、运动输出特性、运动学与动力学复杂性、输入-输出运动控制解耦性、驱动器可配置性等)进行了详细的分析,为其运动学和动力学分析、机械结构设计及其在虚拟轴机床、坐标测量机、娱乐运动平台和机器人等并联运动装备中的潜在应用打下基础。 展开更多

关键词 并联机器人 机型设计 混合链 结构分析

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3-RRC并联机构的变拓扑结构及其特性分析 被引量：4

5

作者 尹小琴 杨启志 +2 位作者 马履中 谢俊 鲍培德 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第24期2531-2535,共5页

以三平移并联机构3-RRC为原型,基于变拓扑结构中运动等效支路的对称型和非对称型扩展理论,得到对称型和非对称型并联机构3-RRRP(4R),应用坐标轴投影法,对非对称型并联机构3-RRRP(4R)进行位置的正逆解分析,得出该机构输入与输出的运动解... 以三平移并联机构3-RRC为原型,基于变拓扑结构中运动等效支路的对称型和非对称型扩展理论,得到对称型和非对称型并联机构3-RRRP(4R),应用坐标轴投影法,对非对称型并联机构3-RRRP(4R)进行位置的正逆解分析,得出该机构输入与输出的运动解耦性。借助ADAMS软件,将其与原型机构3-RRC以及对称型3-RRRP(4R)机构进行特性比较,显现其结构改进的优越性。 展开更多

关键词 并联机构 变拓扑结构 位置正逆解 运动解耦 特性分析

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环形拓扑快速追踪优化算法 被引量：4

6

作者 屈志坚 刘明光 +2 位作者 李娜 杨罡 王松 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2009年第21期43-47,86,共6页

针对电气网络中的环形拓扑,提出了一种新的优化追踪算法。在环形网络结构基础上,以有效功率方向为引导,进行拓扑分解与组合。通过串接式拓扑和桥形交叉式拓扑构造子图的讨论,揭示了拓扑死锁效应是因相互依赖关系造成的,因而引入分量交... 针对电气网络中的环形拓扑,提出了一种新的优化追踪算法。在环形网络结构基础上,以有效功率方向为引导,进行拓扑分解与组合。通过串接式拓扑和桥形交叉式拓扑构造子图的讨论,揭示了拓扑死锁效应是因相互依赖关系造成的,因而引入分量交叉的优化追踪思想,并研究了追踪效率与追踪次序的相关性。利用子图监视哨实现了跳跃式追踪的算法流程。对某实际供电系统算例进行拓扑测试,表明优化追踪法比普通的全网追踪算法节省了234ms,效率提高了74.76%。中小规模系统算例和中大规模系统算例结果表明了所述方法的高效性。 展开更多

关键词 拓扑分析 优化追踪 迷宫 分解与组合 链式结构

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基于BKC的并联机构拓扑结构分析及其型综合方法 被引量：4

7

作者 尹洪波 沈惠平 +2 位作者 马小蒙 李菊 邓嘉鸣 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第6期11-17,共7页

文中研究基于基本运动链（Basic Kinematic Chain,BKC）的并联机构的组成原理、拓扑结构分析及型综合方法。介绍基于序单开链的并联机构BKC的构成原理与方法,举例说明BKC的构成方法与步骤;对已有2-6 DOF并联机构拓扑结构进行分析,归纳... 文中研究基于基本运动链（Basic Kinematic Chain,BKC）的并联机构的组成原理、拓扑结构分析及型综合方法。介绍基于序单开链的并联机构BKC的构成原理与方法,举例说明BKC的构成方法与步骤;对已有2-6 DOF并联机构拓扑结构进行分析,归纳设计出44种常用BKC类型,并总结出并联机构的BKC组成规律;通过举例,进一步综合出满足自由度要求的基于BKC的若干种并联机构,表明这种并联机构拓扑结构综合方法简易、实用。 展开更多

关键词 并联机构 基本运动链 拓扑结构设计 型综合

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3-RRR平面并联机构的拓扑结构优化及其运动学性能改善 被引量：5

8

作者 许可 沈惠平 +1 位作者 邓嘉鸣 杨廷力 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期1866-1872,共7页

典型3-RRR平面并联机构是一种具有两平移一转动输出的平面定位、传送装置,其应用较广。首先计算出该机构的耦合度k=1;其次,基于结构降耦原理,设计出一种零耦合度(k=0)的平面定位传送降耦机构,从而极易求得其位置正解解析式,且使得动平... 典型3-RRR平面并联机构是一种具有两平移一转动输出的平面定位、传送装置,其应用较广。首先计算出该机构的耦合度k=1;其次,基于结构降耦原理,设计出一种零耦合度(k=0)的平面定位传送降耦机构,从而极易求得其位置正解解析式,且使得动平台的输入-输出具有运动解耦性;进一步,对该降耦机构的工作空间、奇异位形进行了分析。比较表明:降耦机构比原始机构的综合性能更为优越,结构降耦是机构拓扑结构优化的一种有效方法。 展开更多

关键词 平面并联机构 位置正解 结构降耦 性能分析

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基于原型的汽车雨刷机构的设计 被引量：3

9

作者 周万春 周铜 王栋 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第9期33-34,共2页

机构设计中,如果能设计出多种机构方案,就有可能从中选择出性能更佳的机构方案,从而为改善机器的工作性能、提高机器的可靠性和寿命等,提供一种有效的途径。而颜氏机构创新设计方法正是生成和演化新机构的重要方法。基于此,对再生运动... 机构设计中,如果能设计出多种机构方案,就有可能从中选择出性能更佳的机构方案,从而为改善机器的工作性能、提高机器的可靠性和寿命等,提供一种有效的途径。而颜氏机构创新设计方法正是生成和演化新机构的重要方法。基于此,对再生运动链法在汽车雨刷机构设计中的具体应用进行了有益的探索,以提高我国机械产品的自主创新设计能力。 展开更多

关键词 一般化运动链 再生运动链 拓扑构造 特定化运动链

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空间可展开天线基本单元构型的数综合方法 被引量：2

10

作者 田大可 刘荣强 +1 位作者 邓宗全 郭宏伟 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第4期420-426,454,共8页

为对金属网面可展开天线进行构型创新研究,提出了一种基于图论理论的金属网面可展开天线基本单元构型的数综合方法.根据基本单元的展开方式,总结出其运动链的特点,建立了运动链与拓扑图的转换关系,得到了4种基本单元的拓扑图模型.将拓... 为对金属网面可展开天线进行构型创新研究,提出了一种基于图论理论的金属网面可展开天线基本单元构型的数综合方法.根据基本单元的展开方式,总结出其运动链的特点,建立了运动链与拓扑图的转换关系,得到了4种基本单元的拓扑图模型.将拓扑图进行子图化分解,分析了构件的拓扑对称性.采用双色拓扑图分析了机架在不同位置时运动副的拓扑对称性,得到了满足拓扑要求的基本单元的构型总数.通过例子阐述了由拓扑图综合成机构的过程,并讨论了机构间的构型演化.算例及分析表明:该方法得到的构型总数可方便计算机自动综合软件建立拓扑图库,同时为宇航空间可展开机构理论的研究提供了借鉴与参考. 展开更多

关键词 可展开结构 可展开天线 基本单元 构型综合 图论 邻接矩阵 拓扑图 运动链

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基于运动链拓扑特性的梳毛机推毛板机构的创新设计 被引量：3

11

作者 周万春 张永宇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第11期1561-1563,1568,共4页

从现有机构出发,利用拓扑理论,将梳毛机推毛板的原始机构转变为了机构拓扑图。结合机构的数目综合理论,将其转化为一般化运动链。然后通过构件间连接关系的变化和运动副的不同配置,派生出了与原始机构具有相同或相近功能的一系列新型机... 从现有机构出发,利用拓扑理论,将梳毛机推毛板的原始机构转变为了机构拓扑图。结合机构的数目综合理论,将其转化为一般化运动链。然后通过构件间连接关系的变化和运动副的不同配置,派生出了与原始机构具有相同或相近功能的一系列新型机构设计方案,为实现机构的自动综合创造了条件。 展开更多

关键词 创新设计 拓扑构造 运动链

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齿轮连杆机构结构分析与综合方法 被引量：7

12

作者 吕传毅 曹惟庆 褚金奎 《西安理工大学学报》 CAS 1994年第4期241-249,共9页

较系统地提出了一套齿轮连杆运动链（ＧＬＫＣ）结构分析与类型综合的新方法。该方法思路清楚，列举简单，所得类型齐全，具有通用性。用该方法成功地进行了部分ＧＬＫＣ的类型综合。

关键词 齿轮连杆机构 运动链 结构

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基于电路网络分析的运动链同构判定 被引量：1

13

作者 李团结 李世俊 +2 位作者 周小勇 朱超 曹炎 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第5期580-582,586,共4页

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... 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 。 展开更多

关键词 运动链 同构判定 拓扑等效 电路定律 电路网络分析

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含复铰运动链同构及拓扑对称性判断的方法和程序 被引量：2

14

作者 宋黎 褚金奎 曹惟庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1994年第2期15-19,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 运动链 复铰 同构 拓扑对称性

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应用于海洋平台的拖链结构设计与数值分析 被引量：3

15

作者 程科 耿继晨 刘芳华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第A01期111-114,120,共5页

[目的]拖链作为海洋平台上的管线防护设备,是海工装备研发的关键技术之一。为研究拖链的拓扑关系及其结构强度,以某大型拖链的设计为对象进行研究。[方法]首先,根据内链与外链间的铰接关系和内链板上的铰接孔与圆弧形槽之间的几何尺寸关... [目的]拖链作为海洋平台上的管线防护设备,是海工装备研发的关键技术之一。为研究拖链的拓扑关系及其结构强度,以某大型拖链的设计为对象进行研究。[方法]首先,根据内链与外链间的铰接关系和内链板上的铰接孔与圆弧形槽之间的几何尺寸关系,对拖链进行拓扑分析,以得到影响拖链回转半径尺寸的因素,即拖链旋转角和节距。然后,运用ANSYS Workbench对拖链的结构强度进行分析,得到拖链在空载时的结构响应。并在此基础上保持原有边界条件不变,增大材料密度来模拟拖链承载时的受力状态,最终得到极限承载力。[结结果]结果表明,拖链回转处的铰接轴承受的应力最大。[结论]通过分析,验证了该拖链设计在海洋平台上的应用具有较高的可靠性。 展开更多

关键词 海洋平台 拖链 结构强度 拓扑关系分析 有限元分析

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含复铰连杆机构的拓扑表示与其回路自动分析 被引量：3

16

作者 王成志 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期199-203,共5页

提出用"复合铰链零错位"分析机构结构的方法。先将复合铰链错位成相互距离为零的运动副,建立拓扑图和对应的关联矩阵,确定树及余树,通过矩阵计算求出基本回路矩阵,并进而求出完全回路矩阵。将错位的复合铰链重新合并,根据回... 提出用"复合铰链零错位"分析机构结构的方法。先将复合铰链错位成相互距离为零的运动副,建立拓扑图和对应的关联矩阵,确定树及余树,通过矩阵计算求出基本回路矩阵,并进而求出完全回路矩阵。将错位的复合铰链重新合并,根据回路的权排序,再按回路的相互独立性和回路连通性找出优选的独立回路。研究表明,复合铰链零错位后绘制的拓扑图简洁、直观,关联矩阵的建立以及分析回路的算法通用,便于应用在计算机自动结构分析与运动分析程序中。 展开更多

关键词 平面连杆机构 运动链 复合铰链 结构分析 拓扑图 优选回路

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动力吸振型电动轮动力传动机构分析与设计 被引量：3

17

作者 罗虹 谢丹 马英 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第2期249-252,共4页

根据动力吸振型电动轮的结构要求,采用十字滑块机构作为电动轮动力传动机构。建立了动力传动机构运动学模型,对机构速度特性、中间件的运动规律及工作空间进行了运动学分析。借助ADAMS软件对电动轮进行了仿真,仿真计算结果表明在结构设... 根据动力吸振型电动轮的结构要求,采用十字滑块机构作为电动轮动力传动机构。建立了动力传动机构运动学模型,对机构速度特性、中间件的运动规律及工作空间进行了运动学分析。借助ADAMS软件对电动轮进行了仿真,仿真计算结果表明在结构设计中采用PEEK自润滑复合材料来解决十字滑块机构摩擦副磨损问题是可行的,并根据仿真结果对中间件内、外径尺寸及滑槽长度进行了设计计算。对所设计的传动机构的机械效率进行了分析,计算得到其效率不低于98.8%。 展开更多

关键词 电动轮 十字滑块机构 运动学分析 结构设计 机械效率

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2UPS-2RPS机构正运动学分析的序单开链法

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作者 冯志友 张策 杨廷力 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第24期2986-2990,共5页

基于序单开链法对具有不同支路结构的2UPS-2RPS少自由度并联机构进行了正运动学速度和加速度分析。依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度和加速度分析模型,得到了维数最低且恰... 基于序单开链法对具有不同支路结构的2UPS-2RPS少自由度并联机构进行了正运动学速度和加速度分析。依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度和加速度分析模型,得到了维数最低且恰等于机构耦合度的机构速度和加速度方程,给出了其速度和加速度分析的数值算例。 展开更多

关键词 并联机构 正运动分析 单开链 拓扑结构

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虚拟机床加工系统中机床结构的描述及实现

19

作者 张铁军 袁哲俊 +1 位作者 姚英学 刘华明 《航空制造技术》 2000年第2期16-19,共4页

在虚拟机床加工系统中 ,虚拟机床拓扑模型的建立是全部工作的基础。本课题采用运动链的机构代码 ,建立了机床结构的描述方法 。

关键词 虚拟机床结构 拓扑模型 运动链 面向对象分析

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平面机构运动链的组成及其构造分析

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作者 涂杰文 王成志 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第10期121-122,共2页

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... 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。 展开更多

关键词 运动链 自由度 基本链型 结构分析

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