中文摘要：

机构拓扑结构的数字化创新设计是现代机械数字化设计及制造的首要基础性问题。本项研究将在申请人已创建的独具特色的平面单铰运动链数字化拓扑理论的基础上，选取平面连杆（含复铰）和齿轮（含轮系）这两类典型平面机构作为研究对象来建立统一的并具有人机交互功能的结构创新综合理论。首先，基于平面单铰运动链的数字化拓扑模型，建立与其有紧密联系且能相互转换的平面复铰、齿轮以及轮系机构的数字化的拓扑模型及相关拓扑理论；然后，以单铰运动链综合理论为基础，建立一套包含平面单铰、复铰、齿轮及轮系的统一自动综合理论；最后，研究统一拓扑数据库的建立机理并将其与统一自动综合理论结合，创建人机交互式平面连杆及齿轮机构数字化的统一结构创新综合理论。本项研究将有力地推动机械设计上游的概念设计及方案设计的CAD实现，对促进以数字化和智能化为特色的机械产品创新设计及制造有重要理论意义和实用价值。

结论摘要：

机构拓扑结构的数字化综合是现代机构数字化概念创新设计的首要基础性问题。我们基于平面单铰运动链的拓扑模型，提出了表示复铰运动链拓扑结构的新双色拓扑图，实现了平面单、复铰运动链的统一数字化拓扑建模；并基于单、复铰运动链拓扑模型的转化规律，提出了基于单铰运动链图谱库的复铰运动链结构综合新理论。我们进一步基于单铰运动链和复铰运动链的拓扑模型，提出了表示齿轮运动链拓扑结构的新双二色拓扑图，实现了平面连杆和齿轮机构的统一数字化拓扑建模；并基于新双二色拓扑图与单、复铰运动链拓扑模型的转化规律，提出了基于单、复铰运动链图谱库的新综合理论来综合齿轮运动链。开展了对平面连杆和齿轮机构统一结构综合有决定意义的平面单铰运动链的自动结构综合理论的研究。我们将平面单铰运动链分为不可分离结构和可分离结构。首先揭示了不同构件数和自由度的平面不可分离运动链胚图结构之间的本质联系，并建立了平面不可分离运动链拓扑胚图的自动综合理论。然后我们建立了同时满足有效、完全自动、人机友好三大特性的平面不可分离单铰运动链的自动结构综合理论。最后我们提出了基于平面不可分离运动链的可分离运动链的自动结构综合理论。从而首次实现了自上个世纪60年代以来同时满足有效、完全自动、人机友好三大特性的平面单铰运动链的自动结构综合。本项研究将有力地推动机械设计上游的概念设计及方案设计的 CAD 实现，对促进以数字化和智能化为特色的机械产品创新设计及制造有重要理论意义和实用价值。发表学术论文9篇，其中SCI收录7篇，EI收录8篇。获得国家计算机软件著作权10项，申请国家公开发明专利8项。