摘要：采用拓扑优化技术进行柔顺机构设计成功与否在很大程度上取决于所采用的机构几何表述方式.本文提出了一种全新的基于成对曲线组合(对线组)的表述方式.这种几何表述方式,首先确定机构的输入输出区域.虽然在初始阶段不知道机构在设计域的分布,但是载荷加载需要借助机构输入输出点,因此必须有至少一个加载区域,一个支撑区域和一个输出区域.将这些输入输出区域利用成对Bezier曲线直接或间接连接起来形成一种可以承载负荷的柔顺机构.这种几何表述方式生成的机构边界为曲线函数之组合,解决了拓扑优化设计中的锯齿和模糊边界问题,并且可以同时进行形状和拓扑优化并且保持结构边界的光滑,没有棋盘格现象和中间密度单元等.基于对线组进行柔顺机构表征,会产生一些复杂的结构,基于FG-FEM有限元法进行仿真分析求得响应.研究柔顺机构拓扑优化设计理论与方法,采用图的形式对机构对象进行编码,利用遗传算法的全局寻优能力寻找全局最优解,数据算例的结果表明,提出的方法正确有效.

摘要：热效应在结构设计领域受到广泛的重视,文中利用拓扑优化的方法,对热驱动柔顺机构设计进行了研究,提出了相应的基于并行策略的求解模型.该模型的核心是将一个复杂的多材料热固耦合问题离散成为单材料热固耦合子问题,然后对这些子问题并行求解,并根据整体目标的需要,对所有子问题的解进行调整以得到原始问题的解.对所有的单材料子问题,基于SIMP(固体各向同性材料惩罚模型)材料插值模型,建立了热固耦合拓扑优化求解模型,然后利用顺序耦合方法进行热-结构多物理场耦合分析,独立并行求解.该模型在理论和实践上都比较简单,可以处理任意多种材料,并且可以避免零碎的拓扑结构,因而有利于制造.文中还通过数值算例说明了此方法的有效性.

摘要：多材料柔顺机构能够让设计者充分利用各种材料的优良属性,在力,位移,以及能量转移等方面获得更大的设计自由度,因而受到重视。针对受到广泛研究的柔顺机构,结合多目标拓扑优化的方法,提出相应的基于并行策略的求解模型。该方法的核心是将一个复杂的多材料多目标问题离散成为单材料子问题,然后并行求解,再根据整体目标的需要,对所有子问题的解进行调整以得到原始问题的解。针对多目标情形,提出新的材料与输出目标关系,从而在将多材料问题离散成单材料子问题的同时,也将多目标问题离散成单目标子问题。对所有的单材料单目标子问题采用各向同性材料的刚度插值-惩罚法并行独立求解。以上方法有其独特优势:在理论和实践上都比较简单,可以处理任意多种材料,可以避免零碎的拓扑结构因而有利于制造。通过算例说明了此方法的有效性。研究结果表明,该方法在某些输出需要特定材料的设计场合更具优势。

摘要：截肢患者需要外形与人手相似、重量轻、体积小,并且具有人手大部分抓取功能和适当操作功能的假手,基于对人手骨骼结构和功能的分析,提出了一种仿人型肌电假手设计.该假手具有5只手指和4个自由度,分别由4个独立的驱动器进行控制;手指的关节基于弹性铰链进行设计,相邻的指骨间通过螺旋弹簧连接;除拇指外,每只手指均为单自由度,关节之间的运动通过腱驱动耦合实现;驱动系统设计安装在手掌内,具有紧凑的结构,对各个手指的运动灵活控制.通过对手指的运动学分析以及对假手功能的模拟证实,该假手能够实现日常生活中大部分的手势和抓取功能.

摘要：针对传统的缺口型和直片型柔性铰链平台行程不足的特点,设计了一种波纹簧片型柔性铰链,并在此基础上设计了由电磁驱动的两自由度柔顺精密定位平台。基于波纹簧片型、缺口型和直片型柔性铰链平台的特点建立有限元模型分析了这三种平台的静态和模态性能,包括行程,固有频率等。利用电磁驱动作为定位平台的输入驱动,综合对比了三种平台的实际行程,耦合位移,重复定位精度等性能,验证了有限元分析的正确性。结果表明,相比于缺口型和直片型柔性铰链平台,基于波纹簧片型柔性铰链的两自由度柔顺精密定位平台具有行程大,定位精度高的特点,对于柔顺精密定位平台的研究具有重要的参考价值。

摘要：根据灵巧手运动过程中的实际要求,确立四杆机构的形式,并对其进行数学建模。利用遗传算法对机构进行优化设计。四连杆机构的优化目标就是在满足手指运动规律的基础上,使末端指节运动平稳,起点和终点加速度的数值尽量小。根据优化结果最终确定四杆机构的尺寸。结果表明,稍微改变一个参数,运动的平稳性会发生很大的变化,因此对四杆机构进行基于运动平稳的优化分析是至关重要的。

摘要：介绍一种六自由度工业机器人机械结构的设计,包括电机、减速器的选型,各关节部件基体及其他零件的设计。将设计好的机械结构模型导入有限元分析软件进行静态分析和模态分析,进而对模型结构进行优化。经优化,机器人结构在静力学、运动学及动力学方面均符合设计要求。该设计结构简单稳固,各零部件加工及安装方便,且增加了机器人的可重构性。

摘要：高突掘进工作面胶带输送机穿过风门时,由于截面较大,漏风严重,且在掘进工作面发生灾害时容易造成灾变扩大。为解决胶带过风门处漏风率高、风门防突强度不足的问题,设计制作了胶带过风门装置。现场使用表明:装置结构简单,胶带联动实现了自动化,大大降低了风门漏风率,提高了风门抗灾拒变能力,获得了良好的经济效益和社会效益。

摘要：加油站排放的油气不仅加重环境污染,危害人体健康,同时会带来一定的安全隐患。油气回收技术是减少加油站油气排放最有效的方法。在简要介绍加油站油气回收系统的基础上,阐述了三次油气回收系统在整个油气回收系统中的重要作用。通过分析三次油气回收系统的工艺流程,论述了当前在我国应用的加油站油气排放处理装置主流处理工艺;根据装置的工艺特点,从管道设计和设备布置的角度,针对新建加油站和已建成运营的加油站,均提出了增设三次油气回收系统的工艺设计方案,为三次油气回收技术的实施提供了参考。

摘要：为了避免在松软煤层中打深孔引发煤与瓦斯突出等灾害,保证施工安全,根据孔周围的应力应变分布规律,分析了松软煤层打钻时经常遇到的问题,总结了钻进工艺和参数与深孔成孔的密切联系,提出了打深孔的工艺措施和参数。实践应用表明,对于定型的钻机和钻孔设计,给进压力、钻进速度和钻机转速等参数的优化配合是提高钻孔深度、实现施工安全的关键。