摘要：基体表面织构化预处理对于涂层综合性能的改善作用已经得到初步证实。综述了表面织构的现有制备技术、优缺点及表面织构关键设计参数,总结了表面织构技术在机械加工、医学、微纳机电系统等领域中的应用,介绍了基体表面织构化与软硬涂层协同作用的研究现状,并从涂层的表面性能和界面性能两个角度展开,探讨了基体表面织构化预处理提升涂层综合性能的协同作用机理。最后展望了织构化涂层的发展方向,以期为织构化涂层后续开展更为深入的研究工作提供理论指导和参考。

摘要：在软体机器人的发展过程中,软体驱动器结构简单化、轻量化设计一直是研究热点。受到象鼻结构与驱动原理的启发,设计了一种基于介电弹性体和多孔PDMS材料的仿生软体驱动器。首先对介电弹性体人工肌肉驱动机理进行了分析,并通过驱动变形实验确定了最大形变参数;然后设计了基于多孔PDMS材料的支撑脊柱结构,并通过压缩实验测试了力学性能;最后,通过将介电弹性体包覆在支撑脊柱外层,形成了具有圆柱结构的仿生软体驱动器。驱动实验结果表明,软体驱动器在电压激励下能够获得大角度(最大42°)连续稳定弯曲变形以及较快的响应速度。

摘要：从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发,建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明：力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。

摘要：在复杂工程系统的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)中,由于学科种类和设计变量多,学科分析中存在计算量大和优化效率低等难题。将稀疏网格方法引入多学科近似模型的建立过程,该方法集试验设计和近似模型建立于一体,可以缓解样本点数目对设计空间维度的指数依赖,因此在处理高维问题时仍有较高的效率,同时在近似模型的拟合精度方面具有先验性。将该近似模型应用于Haupt函数预测和NASA减速器优化设计实例,与传统多项式和Kriging近似模型方法进行对比分析,结果证明了该方法在拟合高维问题时的精确性、高效性和在高维优化设计中的适用性。构建基于稀疏网格近似模型的多学科设计优化流程,并以此为基础对某型驱动桥壳进行轻量化设计,所得设计方案减轻了驱动桥壳的质量,前六阶模态频率变化较小,且满足驱动桥壳静强度指标和疲劳寿命指标。

摘要：文中研究了6-SPS并联机构的工作空间及驱动杆受力情况,分析结构参数对其影响。首先,根据旋量定理推导出并联机构位姿逆解的解析式,并对机构进行静力学分析,通过MATLAB软件与ADAMS软件联合仿真,验证了逆解解析式和静力学分析的正确性;随后,基于杆长约束和干涉约束,运用逆解解析式获得不同姿态下并联机构的工作空间,并逐点计算该工作空间下驱动杆受力;最后,研究结构参数对零姿态工作空间及驱动杆受力的影响。结果表明:驱动杆的伸长量是影响工作空间最关键的因素,并且随着工作空间的增大,驱动杆受力也随之增大。研究结果为并联机构的结构设计提供了依据。

摘要：针对机电产品绿色设计方案的表达与生成,提出了一种基于约束满足问题(constraint satisfaction problem,CSP)的功能-行为-结构-材料-工艺(FBSMP)绿色设计方案表达模型。首先,通过建立约束满足问题与绿色设计方案模型之间的关联映射关系,将CSP引入到FBSMP模型的映射分解当中,并运用回溯算法实现了绿色设计方案的生成;其次,针对方案决策,提出了一种综合利用模糊层次分析(FAHP)、理想解法(TOPSIS)以及灰色关联分析(GRA)的多属性决策方法,利用模糊赋权、灰色关联理想解方法以及面向约束的非线性规划综合趋近度指数,实现了设计方案的决策;最后,以机床主轴箱为例,实现了绿色设计方案的高效生成与优选,对比分析了不同决策方法及决策权重,结果表明所提方法具有较强的准确性与可靠性。

摘要：为满足四足机器人高速奔跑运动性能所要求的脊椎具有柔性和腿结构具有良好的缓冲性能要求,在仿猎豹四足机器人上设计了一种液压驱动的柔性脊椎和腿结构.该脊椎是变截面梁,中间有柔性.该腿结构有髋关节和膝关节,有3个自由度,髋关节有2个主动自由度,即侧摆自由度和俯仰自由度,膝关节具有被动的俯仰自由度.对该脊椎进行了力学分析,对该腿结构进行了刚度特性分析和运动学分析,并对机器人进行了Bound步态仿真.仿真结果表明,这种具有柔性脊椎和非线性刚度变化的腿结构的仿猎豹四足机器人,能够以Bound步态实现较快的稳定奔跑,且足端接触力较小,由此验证了柔性仿猎豹四足机器人脊椎和腿结构的设计是有效的.

摘要：分析了生物狗后腿的结构特点,提出了一种大腿和小腿呈一体化的柔性节能腿结构,只需在髋关节处施加驱动即可实现四足机器人小跑(trot)步态.对提出的模型进行了动力学分析并通过ADAMS仿真平台进行了仿真.仿真结果表明,此种结构的四足机器人可以实现稳定快速的trot步态,相对于普通髋关节和膝关节同时驱动的四足机器人,该模型的髋关节驱动力矩和驱动功率明显减小,足端接触力明显降低,能耗降低明显,缓冲性能好,证明了四足机器人新型腿结构设计的合理性.

摘要：针对四足机器人奔跑运动对腿结构高缓冲性能的要求,基于动物狗前腿的骨骼-肌肉生物力学特性,设计了一种奔跑四足机器人的腿结构.该腿结构有3个关节,具有3个自由度,髋关节、膝关节具有主动的俯仰自由度,踝关节具有被动的俯仰自由度.对该腿结构进行了动力学分析和刚度特性分析,并对机器人进行了bound步态的仿真.仿真结果表明,该腿结构能够实现四足机器人快速、稳定地奔跑,关节驱动力矩较小,验证了该腿结构实现四足机器人bound步态奔跑的可行性和合理性.

摘要：牙齿缺失严重影响患者的口腔美观与健康。针对缺失牙齿修复问题,设计了一种缺失牙齿牙冠三维重建方法。首先获取患者口腔CT图像并进行预处理;然后基于镜像建模的方法获取缺失牙齿牙冠的点云模型,基于逆向工程的方法构建点云的特征曲线和特征曲面,获得缺失牙齿牙冠的表面模型并对其进行评价;最后进行实体建模,得到缺失牙齿牙冠的三维重建模型。结果表明,该方法能够重建出高精度的缺失牙齿牙冠,与传统的手工设计制造方法相比,既简化了重建过程,又提高了重建效率。