针对多级行星齿轮机构的构型综合过程中,其拓扑模型元素符号的不确定性及同构判别困难的问题。基于图论理论,首先根据行星齿轮传动机构的结构特点,提出了更加完善的拓扑图表示方法和演化规则,建立了行星齿轮机构与邻接矩阵的一一对应关系;然后以单级行星齿轮机构为基础,将多个单级行星齿轮机构的邻接矩阵经过一系列运算转化为多级行星齿轮机构的邻接矩阵,通过拓扑反演得到多级行星齿轮机构的构型方案;最后将多级行星齿轮机构的邻接矩阵转化为Hamming矩阵,利用Hamming矩阵的性质判断多级行星齿轮机构的拓扑构型方案之间是否同构。新拓扑模型的优点在于能够使行星齿轮机构的结构特征信息、各构件的区分度更加明确,易于在计算机上实现多级行星齿轮机构的构型设计与同构判别,为多级行星齿轮传动机构的创新和优化设计奠定了基础。

由于4~5自由度的AT行星齿轮机构方案数量规模过于庞大,造成优选时间过长。为了能胜任大规模AT结构方案的综合,提出基于字符串编码的构件综合和同构判别方法。根据行星齿轮机构各构件的类型特征定义构件的字符,再将AT结构转化为字符串;通过分析行星排字符串中制动构件和互连构件的特征,并利用组合原理设计合理的字符串综合算法,分别实现了对行星齿轮机构和AT结构的同构判别。在对AT结构进行综合的过程中,分别剔除不满足构件约束条件的行星齿轮机构字符串和AT结构字符串。通过5个算例验证了该方法的正确性和高效性。

建立了行星齿轮机构拓扑图模型,通过行星齿轮机构类型综合,获得部分2自由度、3自由度行星变速机构拓扑图图谱。重点介绍了在行星齿轮机构综合过程中,拓扑图同构判别和刚性子链判别方法。按照一定的转换规则,将行星齿轮机构拓扑图转化为标准拓扑图形式,再将标准拓扑图转换成运动简图,得到部分双行星排、三行星排齿轮传动方案。