复杂混合轮系构型方案计算机辅助设计的研究

发布时间：2017-07-26 22:02

  本文关键词：复杂混合轮系构型方案计算机辅助设计的研究

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【摘要】：本文研究了复杂混合轮系构型方案计算机辅助设计的方法。基于状态空间方法建立了复杂混合轮系的状态特征模型,研究了混合轮系构型方案设计的相关理论,实现了复杂混合轮系构型方案的计算机辅助设计,以及开发出了对应的复杂混合轮系构型方案设计软件。基于状态空间方法建立了复杂混合轮系的状态特征模型。定义了可以准确描述构件特征信息的状态特征矢量,运用单元分析法确定了轮系基本单元原型,以及建立了对应的状态平衡方程；轮系基本单元都是由基本单元原型变异而得,并建立了状态平衡方程到状态变换方程的转换关系,从而建立了轮系基本单元构型及其对应的状态特征模型,基本单元的状态特征模型可以实现输入输出状态特征矢量的变换；轮系基本单元之间的连接包括串联式连接和并联式连接,并建立了两种情况下基本单元之间的连接约束模型,基本单元之间的连接约束模型可以实现状态特征矢量的传递；基本单元的状态特征模型和基本单元之间的连接约束模型共同组成轮系的状态特征模型。基于轮系组合模型研究了复杂混合轮系构型方案设计的理论。轮系组合模型生成的关键问题是状态变换矩阵的分解,状态变换矩阵的分解伴随着基本单元的扩展,而基本单元的扩展是基本单元组合的逆过程,因此,研究了基本单元之间的组合方式(串联组合、并联组合)及组合模型,以及定义了状态变换矩阵的分解形式和分解规则；轮系构型方案生成的过程为基于轮系组合模型确定基本单元的类型,且基本单元之间必须满足轮系构型方案约束条件(连接条件、同轴条件、行星架连接条件和轮系特征)；轮系构型方案分析的前提为求解活动构件的转速、转矩,其内容包括增减速特征、功率流向类型、输入输出轴关系等方面的分析。基于复杂混合轮系构型方案设计理论研究了便于进行计算机编程的算法逻辑,并且详细介绍了算法逻辑中所有变量的含义,最后,借助于MATLAB平台,开发出复杂混合轮系构型方案设计软件,以及运用某7MW风电齿轮箱轮系构型方案的设计详细介绍了该软件。混合轮系构型方案设计软件实现了轮系构型方案设计的可视化,便于设计者进行轮系构型方案设计。
【关键词】：混合轮系 状态空间方法 构型方案 方案综合 计算机辅助设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.2.1 轮系的建模方法11-12
• 1.2.2 轮系构型的方案设计12-13
• 1.2.3 轮系的计算机辅助设计13-14
• 1.3 论文主要工作14-15
• 2 复杂混合轮系的状态特征模型15-37
• 2.1 轮系的单元分析法15-18
• 2.1.1 轮系的分类15-16
• 2.1.2 轮系基本单元16-17
• 2.1.3 轮系拆分规则17-18
• 2.1.4 轮系坐标系18
• 2.2 轮系基本单元状态特征模型18-26
• 2.2.1 状态特征矢量19-20
• 2.2.2 状态特征矢量运算法则20
• 2.2.3 轮系基本单元原型及其状态平衡方程20-24
• 2.2.4 轮系基本单元构型及其状态变换方程24-26
• 2.3 轮系基本单元的连接约束模型26-34
• 2.3.1 轮系基本单元框图26-27
• 2.3.2 基本单元连接约束模型27-34
• 2.4 复杂混合轮系的状态特征建模实例34-36
• 2.4.1 基本单元拆分34-35
• 2.4.2 混合轮系框图35
• 2.4.3 混合轮系的状态特征模型35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 复杂混合轮系构型的方案设计37-51
• 3.1 混合轮系的组合模型及状态变换矩阵37-38
• 3.1.1 混合轮系的组合模型37
• 3.1.2 混合轮系的状态变换矩阵37-38
• 3.2 轮系组合模型的生成38-45
• 3.2.1 基本单元的组合方式及其组合模型39-41
• 3.2.2 状态变换矩阵的分解形式41-42
• 3.2.3 轮系状态变换矩阵的分解规则42-44
• 3.2.4 组合模型的生成实例44-45
• 3.3 轮系构型方案的生成45-47
• 3.3.1 基本单元类型45-46
• 3.3.2 轮系构型方案约束条件46-47
• 3.4 轮系构型方案的分析47-49
• 3.4.1 转速转矩求解47-48
• 3.4.2 轮系构型方案分析48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 轮系构型方案计算机辅助设计的核心算法51-75
• 4.1 轮系的数字化表达51-55
• 4.1.1 基本单元的数字化表达51-52
• 4.1.2 组合模型的数字化表达52-55
• 4.2 组合模型生成的算法逻辑55-58
• 4.2.1 变量55
• 4.2.2 算法逻辑55
• 4.2.3 组合模型生成算例55-58
• 4.3 构型方案生成的算法逻辑58-67
• 4.3.1 基本单元类型58-60
• 4.3.2 连接条件60-62
• 4.3.3 同轴条件62-65
• 4.3.4 行星架连接条件和轮系特征65-67
• 4.4 构型方案分析算法逻辑67-74
• 4.4.1 转速转矩求解算法逻辑67-71
• 4.4.2 方案分析算法逻辑71-74
• 4.5 本章小结74-75
• 5 复杂混合轮系构型方案设计软件75-81
• 5.1 设计要求75-76
• 5.2 设计项目管理76
• 5.3 设计参数设置76-78
• 5.4 方案结果输出78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 结论81-82
• 参考文献82-85
• 附表A 单自由度基本单元85-87
• 附表B 两自由度基本单元87-90
• 附表C 算法逻辑变量列表90-92
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况92-93
• 致谢93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 段钦华;周转轮系创新设计方法研究[J];机械设计与研究;2002年01期

2 马雅丽;张永珍;;复杂轮系基本单元的运动特征状态数学建模[J];中国机械工程;2014年15期

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本文编号：578527