摘要：弹性超材料是一种具有超常力学和声学性能的人工微结构,具备独特的带隙特性,通过对其带隙的动态调控设计,可以满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章基于深度学习开展弹性超材料带隙的逆向设计技术研究.首先,利用深度学习模型在图像处理方面的优势,以像素图像的形式表示单胞结构并将其转换为像素数据,基于参数化曲线描述和膨胀函数运算生成样本构型,并结合两种方法的优缺点,快速生成大量具备带隙特征、多样性好的样本数据;其次,采用条件生成对抗网络进行弹性超材料结构逆向设计,将色散曲线作为样本条件,并利用PatchGAN判别器关注图像区域的误差细节,提升网络对图像细节的处理能力,同时引入新的误差评估标准,提高误差评估的精确度;最后,开展弹性超材料带隙的逆向设计,包括带隙的拓宽、生成和扩增等,通过数值计算得到逆向生成结构的频率响应曲线,结果显示逆向设计弹性超材料弹性波衰减范围与给定带隙区域吻合,验证了逆向设计技术的可靠性,为弹性超材料主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

摘要：为了充分重用已有数控工艺设计成果,克服现有工艺优化方法柔性差、效率低、人工依赖性强的不足,提出一种基于相似实例重用的铣削类零件数控工艺决策方法。首先,建立以生产耗费最低为优化目标的数学模型,包括机床、刀具、装夹等因素,给出生产耗费的计算公式;其次,综合考虑生产车间资源的动态变化,通过重用已有相似实例的加工操作自适应获得新局部结构的多份备选数控工艺;然后,依据各备选数控工艺的相似度,采用轮盘赌算法进行选择,映射为工艺方案有向图的顶点;随后,分析加工操作顺序约束规则,确定各顶点之间有向边的方向,构建完整的工艺方案有向图作为零件数控工艺方案的有效表征;最后,提出一种混合蚁群模拟退火算法,采用蚁群算法结合图论理论对工艺方案有向图进行自动优化搜索,获得若干较优路径后输入模拟退火算法进行全局搜索获得最优解。以某典型零件MBD模型为例,基于CATIA平台对本文所提方法进行加工仿真验证。实验结果表明,相比于现有基于CAPP软件的工艺设计方法,本文方法决策结果能够满足实际数控加工要求,人工交互次数及时间减少84.6%,生产耗费降低16.6%。因此,本文方法能够合理且自动生成零件整体最优数控工艺方案,降低生产成本,缩短研制周期,提升企业数控工艺设计效率和智能化水平。

摘要：随着人们生活品质和对各种民族文化喜爱程度的提升,常规的由工业设计师结合自身知识、经验等个体性知识进行创作的产品色彩设计不足以满足消费者获得文化属性的审美需求。而相较于常规产品色彩设计,文化意象的有效传达是文化创意产品色彩设计的核心。以文化创意产品色彩设计的多文化意象表达为目的,提出了色彩美度与视觉美度的耦合关联分析方法,并基于最小二乘回归分析研究了色彩美度与视觉美度对色彩意象的映射关系,以此获取影响色彩意象动态变化的关键参数,最终建立了产品色彩动态调和量化模型,提出了基于文化意象约束的产品色彩设计与评价方法,以紫外线灯的色彩设计为例,验证了所提方法的有效性。

摘要：为了解决协同设计模式下飞机装配协调设计中任务与人员匹配不均衡的问题,提出一种综合考虑任务粒度、任务均衡度的设计任务与人员均衡匹配方法。通过分析飞机数字化装配协调设计任务和人员能力属性的特点,基于模糊语言变量构建任务和人员的评价矩阵。通过求解评价矩阵,实现了协调设计任务和人员的均衡匹配。以某型飞机尾翼的装配协调设计任务与人员匹配为例,验证了所提方法的可行性和有效性。

摘要：非对称传输型超材料在极化转换器与光电二极管等领域具有重要的研究意义及应用价值.本文借助于结构设计中的拓扑优化技术,设计出一种具有优异非对称传输特性的新型双层L型变体超材料结构,实现了线性极化波在K波段及Ka波段的非对称传输现象;数值仿真分析及实验结果表明,其非对称传输系数在21.65 GHz处达到0.8562,在28.575 GHz处达到0.8175,并通过分析在谐振频点处的表面电流、电场分布,阐明了双层L型变体超材料结构非对称传输性能的物理机理;此外,选取合理的几何参数并改变该结构金属层的旋转角度,进一步实现了对非对称传输现象的调控,并在K波段同时实现了线性极化波和圆极化波的非对称传输现象.本文采用拓扑优化设计方法得到的非对称传输型手性超材料结构具有结构简单、易调控等优点,且具有明确的方向性,在手性超材料结构设计领域拥有广阔的应用前景.

摘要：针对传统的位移圆半径设计公式无法应用于具有大尺寸、重负载、变倾角等特点的大型船用鼓形齿联轴器的问题,采用有限元分析和响应面设计的方法,建立了最优位移圆半径和结构参数、工况参数之间的关系式。基于啮合原理及坐标变换,建立了鼓形齿联轴器的高精度有限元网格模型以及高精度装配模型。考虑0°和最大倾角两种边界工作条件,结合某船用鼓形齿联轴器轮齿的接触应力、弯曲应力及接触印痕的位置,确定了最优位移圆半径的设计准则。基于拉丁超立方采样方法和响应面方法,拟合出了最优位移圆半径和扭矩、齿数、模数、齿宽及最大倾角之间的关系式。通过有限元方法计算出一组大倾角和一组小倾角算例下的最优位移圆半径,与响应面方法的结果进行了对比。研究结果表明:印痕距离为0.2倍齿宽时的位移圆半径为最优值;大型船用鼓形齿联轴器的最优位移圆半径主要受最大极限倾角影响,其次是结构尺寸、负载扭矩的影响;该响应面模型是有效的,可以用于大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径的设计。

摘要：为了使鼓形齿联轴器在倾角下正常工作,提出了一种快速、精确的侧隙设计方法。首先,采用沿齿宽方向对齿廓形状连续变位的方法形成鼓形齿,建立了鼓形齿齿面模型;模拟插齿刀加工内齿圈,建立了内齿圈轮齿齿面模型。其次,基于空间坐标变换方法,建立了鼓形齿联轴器在倾角下工作时的装配关系,并在此基础上建立了三维有限元分析模型。再次,运用轮齿齿面接触理论,计算出无侧隙下鼓形齿和内齿圈相邻齿间的最小间隙,并给出了最小侧隙的计算公式。最后,以某鼓形齿联轴器参数为算例,对相邻齿面之间最小间隙点轨迹、最小间隙分布与Alfares方法和有限元结果进行了对比,研究结果表明:无侧隙、有倾角时相邻齿面之间均处于干涉状态;最小侧隙设计量随着倾角的增大而增大;最小侧隙设计位置在纯翻转区;文中方法比Alfares方法更精确。

摘要：为了减小斜齿轮的振动与噪音,提出了一种斜齿轮齿面的修形设计方法.首先,由两段四阶抛物线和一段直线组成齿向修形曲线,齿廓修形曲线则被设计为一高阶抛物线,根据齿轮对的设计重合度来确定高阶抛物线的基本形状;然后,由三次B样条拟合得到修形曲面,通过其与标准齿面的直接叠加来构造高阶修形齿面;最后,结合承载接触分析（LTCA）和智能优化算法建立优化模型,以承载传动误差幅值（ALTE）为优化目标得到最终的齿面修形参数.计算结果表明：随着负载增加,高阶修形曲线上的内凹量逐渐增加;在高、中、低三种负载下,高阶修形都能有效大幅降低ALTE,而传统修形只能在较低负载下大幅降低ALTE.

摘要：目前的康复训练设备大都体积庞大,响应迟缓。针对这一现状设计了一套便携式三自由度上肢外骨骼机械臂及其控制系统。该机械臂的3个自由度分别是手掌腕部摆动、前臂侧向运动和肘关节转动。对肱二头肌和肱三头肌的肌电信号进行采集,然后对采集的肌电信号进行滤波,提取特征值,以期获得反映人体运动意图的有效信息。在此基础上设计了利用肌电信号实现肘关节转动的离散运动控制方法。实验表明设计的离散运动控制方法平均模式识别正确率能达到90%以上。

摘要：多级齿轮系统的最小重量设计问题一直是工程研究的重点。一般来说,齿轮系统的重量主要由齿轮质量、轴质量以及箱体质量三部分组成。而这三部分质量的值则主要由齿轮和轴的基本参数和布局参数决定。因此,提出了一种新型的可同时对任意级数的圆柱齿轮传动系统的基本参数和布局参数进行优化设计的优化模型。该模型被应用于一种ZSY型3级圆柱齿轮减速器的质量优化设计问题上,并采用遗传算法进行优化问题的求解,从而对模型的适用性进行了验证。同时,3种不同形式的可实现质量优化目标的目标函数被逐个应用于上述优化问题中。通过对比分析它们的优化结果,从中找出了最合适的目标函数形式。