基于运动链拓扑图谱库的机械装备机构简图自动综合理论研究

The creation of advanced equipments is one of the five key projects presented by “China Manufacturing 2025”. Developing efficient and automatic creative design theory and methodology for mechanisms of advanced mechanical equipments is the powerful guarantee to realize the project.. Based on the established atlas database of topological graphs of kinematic chains, the applicant will study the automatic synthesis theory for topological graphs of mechanisms and establish the atlas database of topological graphs of mechanisms; subsequently study the automatic calculation theory for the connectivities between the ground link and mobile links in topological graphs of mechanisms and establish the connectivity arrays of topological graphs of mechanisms; then study the automatic sketching theory for kinematic chains whose ground link and actuator are signed and establish the corresponding atlas database of kinematic chains; and then study the automatic synthesis theory for schematic diagrams of mechanisms of mechanical equipments based on the atlas database of kinematic chains and mechanism design constraints, thereby establish a systematic automatic synthesis theory from “the atlas database of topological graphs of kinematic chains” to “schematic diagrams of mechanisms of mechanical equipments”. . The research will effectively facilitate the development of CAD theory for creative mechanism configurations, and build a powerful foundation for the development of CAD software system of creative mechanism configurations and the development of the creative design of advanced mechanical equipments.

高端装备创新是《中国制造2025》提出的五项重点工程之一，研究高效、自动的高端机械装备机构创新设计理论和方法是实现这一工程的有力保障。. 本项目将在申请人已建立的运动链拓扑图谱库的基础上，研究机构拓扑图的自动综合理论，建立机构拓扑图谱库；接着，研究机构拓扑图中机架与活动构件之间的连通度自动计算理论，建立机构拓扑图连通度数组；然后，研究已标识机架和执行器的运动链自动绘制理论，建立相应的运动链图谱库；进而研究基于运动链图谱库和机构设计约束的机械装备机构简图自动综合理论，从而形成系统的从“运动链拓扑图谱库”到“机械装备机构简图”的自动综合理论体系。 . 本项目的研究将有力促进机构构型创新CAD理论的发展，为机构构型创新CAD软件系统开发和高端机械装备创新设计建立坚实基础。

高端装备创新是《中国制造2025》提出的五项重点工程之一，研究高效、自动的高端机械装备机构创新设计理论和方法是实现这一工程的有力保障。本项目研究了平面连杆机构及行星轮系的自动拓扑综合理论，并以此理论为基础研究了核心机构为12杆3自由度平面连杆机构的正铲液压挖掘机的创新设计，研制出了我国首台具有自主知识产权的大型正铲液压挖掘机。. 首先，在申请人已建立的运动链拓扑图谱库的基础上，研究了构件数达到19的机构拓扑图，以及构件数达到14的含移动副运动链的自动综合理论，建立了相应的拓扑图谱库；其次，研究了平面运动链连通度矩阵的自动计算理论，提出了具有最少边交叉的拓扑图的最优布局方法，以及运动链多副杆的修正算法，建立了运动链的自动绘制理论；然后，将平面连杆机构的拓扑综合理论拓展到了行星轮系的拓扑综合，研究了系统的1自由度行星轮系自动拓扑综合理论，建立了构件数达到9的1自由度行星轮系完整拓扑图谱库；最后，基于所建立的机构自动拓扑综合理论，考虑设计约束和性能需求，研究了核心机构为12杆3自由度平面连杆机构的正铲液压挖掘机的创新设计，研制出了我国首台具有自主知识产权的大型正铲液压挖掘机，彻底打破了国外在该领域对中国长达数十年的机构构型专利技术的垄断。. 本项目的研究将有力促进机构构型创新CAD理论的发展，为机构构型创新CAD软件系统的开发和性能优异的高端机械装备的创新设计建立坚实基础。