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机构是机械装备主要功能的载体和核心,是机械装备拥有良好性能的关键。机构的创新设计是发明机械装备的基石,是研制出性能优良、功能升级以及具有自主知识产权的创新机械装备的根本所在。基于机构构型综合的机构创新设计方法是研发机械设备新机型的有效方法,并使得机械装备的创新设计向自动化、智能化以及人机交互化方向发展。本文围绕平面多环耦合机构构型综合和创新设计中的基本问题:平面运动链的构型综合、平面运动链简图的绘制、平面运动链的结构分析以及平面多环耦合机构创新设计方法等方面展开研究。此外,本文应用平面运动链构型综合的方法和结果,又研究了巴拉诺夫桁架和阿苏尔杆组的构型综合、周转轮系运动链的构型综合以及平面可分离运动链的构型综合。根据平面运动链构件序列数组综合方程组、胚图综合方程组和拓扑图综合方程组综合得到了平面20杆以内、含有2~6个独立环路的所有可能自由度的运动链拓扑图集合;推广平面运动链构型自动方法,综合得到机构的阶为2、4、5、6的运动链拓扑图集合。提出了规范最简胚图的概念;基于规范最简胚图,提出了一种平面单铰运动链简图自动绘制方法;基于平面单铰运动链和平面复铰运动链拓扑图之间的对应关系,提出一种平面复铰运动链简图自动绘制方法。提出了一种基于图论DMP算法的平面运动链的可平面性自动判别算法;提出了平面运动链连通度新计算公式,并基于Floyd-Warshall算法、深度优先搜索算法(DFS)和平面运动链子链自由度叠加算法提出了一种新的平面运动链连通度矩阵自动计算方法;根据圈最小子链自由度叠加集合提出了平面运动链自由度类型自动判别方法和平面运动链按自由度分层简图的绘制方法。介绍了平面机构的拓扑图表达;基于平面机构拓扑图同构判别方法,提出了一种平面多环耦合机构构型的创新设计方法,并基于该方法对正铲液压挖掘机、装载机和锻造操作机等机械装备的主运动机构进行了构型综合和创新设计。研究了巴拉诺夫桁架的结构特点;基于平面运动链综合方法,提出了一种巴拉诺夫桁架自动综合方法,并综合得到了13杆以内所有巴拉诺夫桁架构型;根据巴拉诺夫桁架和阿苏尔杆组之间的对应关系,综合得到了12杆以内所有阿苏尔杆组构型。研究了周转轮系运动链的结构特点,基于图的基本关联矩阵生成树计数算法,提出了一种新的周转轮系运动链拓扑图综合方法,根据平面可分离运动链的结构特点,提出了平面构件和运动副可分离运动链构型综合方法,综合得到了平面2和3自由度可分离运动链拓扑图集合。