多重约束条件下平面多环耦合机构数字化构型综合理论及其基因图谱库的建立

The engineering machinery, with planar multi-loop coupled mechanism designed as its core kinematic mechanism, is widely used in modern industry. The innovation of the core kinematic mechanism is the original innovation of the engineering machinery, and it is the key issue of developing the new engineering machinery with intellectual property rights. Structural synthesis together with structural analysis and optimal selection for the core kinematic mechanisms is an effective method to solve this key issue. This project intends to research on the digitized structural synthesis theory under multiple constraints and the establishment of the gene atlas database for planar multi-loop coupled mechanisms. First, based on the database of planar multi-loop coupled kinematic chains, the digitized structural synthesis theory of planar multi-loop coupled mechanisms under multiple constraints will be developed. Then, based on the database of Assur groups, the automatic structural analysis method for planar multi-loop coupled mechanisms will be proposed, and the biological derivation gene atlas database of planar multi-loop coupled mechanisms will be built. Finally, based on the structural synthesis theory and the gene atlas database, the conceptual innovation design theory for the core kinematic mechanisms of engineering machinery will be built. This project will promote the development of the structural synthesis theory and the conceptual innovation design theory for planar multi-loop coupled mechanisms, and also will provide the theoretical support and new equipment for developing the new mechanical equipment with intellectual property rights for our country. So it has important theoretical significance and application value.

以平面多环耦合机构为核心运动机构的工程机械装备在现代工业中有着广泛的应用。核心运动机构的创新是工程机械装备的原始性创新，是具有自主知识产权工程机械装备研发的关键问题，核心运动机构的构型综合及结构分析优选是解决这一关键问题的有效方法。本项目拟在多重约束条件下开展平面多环耦合机构数字化构型综合及其基因图谱库研究。首先，基于平面多环耦合运动链数据库，在多重约束条件下建立平面多环耦合机构数字化构型综合理论；其次，基于阿苏尔杆组数据库，提出平面多环耦合机构结构自动分析方法，并建立这类机构具有生物衍化特性的基因图谱库；最后，基于构型综合理论和基因图谱库，构建工程机械装备核心运动机构数字化概念创新设计理论。本项目研究既可以促进平面多环耦合机构构型综合理论及其概念创新设计理论的发展，也可以为我国具有自主知识产权工程机械装备的研发提供理论支持和创新机型，具有重要的理论意义和实际应用价值。

研制具有自主知识产权的现代化工程机械装备是我国实施“制造强国”战略和《中国制造2025》纲领的重要内容，开展现代化工程机械装备核心机构的原始创新设计方法研究对实施这一内容具有重要意义。.本项目在多重约束条件下开展平面多环耦合机构数字化构型综合及其基因图谱库研究。首先，项目组针对平面多环耦合机构的三个类型：(1)提出了面向含6个独立环路的不可分离平面多环耦合机构自动综合方法；(2)综合得到了多达16杆的2-6自由度可分离平面多环耦合机构运动链，并建立了相应数据库；(3)综合得到了多达16杆和11自由度的含单个复铰的平面多环耦合机构。其次，基于巴氏桁架与阿苏尔杆组的结构对应关系，综合得到了12杆以内所有阿苏尔杆组构型，并基于阿苏尔杆组的结构特点，建立了阿苏尔杆组的3个分类数据库，结合平面机构组成原理，建立了以阿苏尔杆组为基础的平面多环耦合机构基因图谱库。最后，基于构型综合与基因图谱，提出了面向工程机械装备核心机构的平面多环耦合机构创新设计理论，并针对正铲液压挖掘机、重型装载机和旋挖钻机的核心机构开展了创新设计，获得了50种正铲液压挖掘机工作装置构型、19种重型装载机工作装置构型和16种旋挖钻机变幅机构构型。.本项目的研究为我国工程机械装备的研发设计提供了基础创新理论，有力地促进了新型机械装备研发设计的发展，具有重要的理论意义和实用价值。