基于电网络的轮系运动学与力学特性研究和仿真

论文摘要

本文为周转轮系的运动学及力学的研究提供了一种新的理论与方法。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、切割方程组来解决周转轮系运动学和力学的问题,最后并通过仿真来验证理论的正确性。本文主要是提出一个应用电网络来诠释周转轮系运动学和力学的新理论。经过了逻辑推理分析、理论证明、实际应用以及仿真验证一系列的工作,完善了新的理论与方法。首先逻辑推理：把电网络和周转轮系两个线性的系统进行异同点的分析,找出两个系统中相互对应的物理量。理论证明：应用数学推导和轮系中基本的计算公式证明出两个系统中某些物理量是相互对应的。实际应用：通过电网络的成熟理论来分析和求解周转轮系中各个构件的角速度,构件之间的切向力以及构件的扭转力矩。主要应用的电网络的成熟理论一基尔霍夫电压和电流定律,两个定律应用的是电网络的回路矩阵和基本割集的思想；首先建立两个系统相对应的图论模型,在本文中应用的是轮系拓扑图,也是我们建立数学模型的基础。仿真验证：以PRO/E4.0为建立模型的平台,设计轮系,并对其进行机构分析,证明理论研究的正确性。这种新的理论方法比传统的分析方法容易通过计算机编程实现系统设计与特性的自动完成,较容易和现代的设计思想接轨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及研究意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 课题的主要内容及研究意义
• 1.3.1 课题的主要内容
• 1.3.2 课题的主要意义
• 2 周转轮系的拓扑学描述
• 2.1 图论的引入
• 2.2 拓扑图引入到轮系的研究
• 2.3 轮系系统化图论模型的描述
• 2.4 轮系与拓扑图的转化规则
• 2.5 周转轮系的拓扑基本单元
• 2.5.1 轮系的基本结构
• 2.5.2 轮系的拓扑基本单元
• 2.6 小结
• 3 周转轮系拓扑网络与电网络特征研究
• 3.1 引言
• 3.2 电网络的发展和应用
• 3.3 周转轮系与电网络相对应的物理量分析
• 3.4 相对角速度和电压的对应关系
• 3.5 力矩和电流的对应关系
• 3.6 小结
• 4 应用电网络理论的研究成果
• 4.1 前言
• 4.2 电网络与拓扑的结合
• 4.3 图论在电网中的应用
• 4.4 基于图论运用电网络理论求解传动比
• 4.4.1 回路—边关联矩阵
• 4.4.2 实例求解
• 4.5 基于图论运用电网络理论分析轮系中的力矩
• 4.5.1 基本概念
• 4.6 小结
• 5 基于PRO/E的仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 PRO/E简介
• 5.3 模型建立
• 5.4 机构分析
• 5.5 小结
• 6 实例
• 6.1 引言
• 6.2 应用拓扑图论分析周转轮系的步骤
• 6.3 周转轮系运动特性
• 6.4 周转轮系的实例力矩分析
• 6.5 小结
• 7 轮系功率流的分析
• 7.1 引言
• 7.2 功率输入、输出的基本原则
• 7.3 功率流分析方法的比较
• 7.4 设计分流与循环流的轮系
• 7.5 小结
• 8 结论
• 8.1 全文工作总结
• 8.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录