一种仿生微扑翼机构的动力学分析和模拟

通过尺度律分析初步确定仿生翼的基本参数.运用计算流体动力学(CFD)方法,对仿生翼进行数值模拟,计算出气动力特性和使飞行器能够在空中悬停的拍打频率.基于Pro/E的微扑翼机构系统动力学分析,研究了运动副的约束反力,为选择和设计轴承,以及计算零件的强度等提供了依据.     

基于EQA和AD的产品仿生创新设计方法

针对分布式资源环境下仿生学与创新方法集成应用于产品创新设计问题,提出一种基于抽取式问答(Extractive question answering,EQA)和公理化设计(Axiomatic design,AD)的产品仿生创新方法。首先,构建基于知识挖掘的生物文本及工程设计信息数据库,实现生物及工程数据的处理与储存。其次,构建基于EQA的问答系统并提出一种生物参数获取方法,从设计功能的角度匹配合适的生物参数。然后,以融合EQA和AD的产品仿生创新设计流程为基础,实现从用户需求到设计方案的转换,获得可行的产品设计方案。最后,开发了相应的仿生创新设计辅助软件系统,辅助设计者进行产品创新设计,并以紫外线消毒车设计为例,验证了所提出的产品仿生创新设计方法的可行性与有效性。     

仿生磁响应4D智能水凝胶制备及其自驱动变形研究

洋绣球种子芒在湿度条件下,通过弯曲与解弯曲变形特性实现自驱动播种功能。以洋绣球种子芒为生物模本,基于其变形部位的微观结构特性及自驱动变形机理,构建了溶胀度具有各向异性的仿生双层结构模型,指导仿生磁响应4D智能水凝胶的设计。以N,N-二甲基丙烯酰胺为单体,合成硅酸镁锂为交联剂,纳米木浆纤维素为增强相,四氧化三铁为磁响应粒子,由物理交联方法制备聚N,N-二甲基丙烯酰胺智能水凝胶为基本材料,通过"一步法"模具成型技术成功制备了具有溶胀、磁响应变形特性的仿生磁响应4D智能水凝胶,实现了力学强度与多形式智能响应的有效兼顾,为磁响应智能水凝胶瓶颈问题的解决提供了一种有效的仿生学新思路与新方法。     

基于SMA驱动的仿生无源负压吸盘研究

针对负压吸盘在爬壁机器人吸附装置应用中存在的不足,提出了一种单程形状记忆合金（SMA）弹簧驱动器驱动的仿生多腔无源负压吸盘．解决了现有负压吸盘吸附装置不易微小型化、功重比低的缺点。该吸盘基于仿生学原理,采用当前发展迅猛的仿生智能材料——形状记忆合金,并基于拓扑机构学原理进行多腔体智能吸附机构结构设计,为爬壁机器人的壁面吸附机构设计提供一种方法。     

基于行为动态仿生的产品设计方法研究

为满足产品仿生设计的多样化需求,从工业设计的角度出发,提出行为动态仿生产品设计方法,并应用到植物动态仿生空气净化器设计案例中。研究了行为动态仿生领域中的产品设计方法,确定了自上而下的仿生设计思路和产品仿生材料测试及产品原型可用性测试方法,通过试验确定了产品仿生叶脉形状,并选择了耐用的仿生叶片材料。通过开发产品原型,验证了植物行为动态仿生设计方法应用于空气净化器设计的可行性。     

基于仿生机器鱼的油浸式变压器内部故障检测平台设计北大核心CSCD

为解决大型油浸式变压器内部故障检测困难的问题,设计一种基于仿生机器鱼的油浸式变压器故障检测平台。首先,基于仿生设计原理,采用双尾鳍与两自由度胸鳍组合驱动方法,开展仿生机器鱼结构设计;通过集成摄像头、控制器、传感器系统等,赋予仿生机器人复杂环境下检测能力。然后,开展中继通信系统端、接收端功能设计,实现信息中继传输以及仿生机器鱼实时操控等功能。最后,通过开展110 kV变压器内部故障检测实验,证明基于仿生机器鱼的故障检测平台能够实现油浸式变压器的故障检测。     

基于仿生机器鱼的油浸式变压器内部故障检测平台设计

为解决大型油浸式变压器内部故障检测困难的问题,设计一种基于仿生机器鱼的油浸式变压器故障检测平台。首先,基于仿生设计原理,采用双尾鳍与两自由度胸鳍组合驱动方法,开展仿生机器鱼结构设计;通过集成摄像头、控制器、传感器系统等,赋予仿生机器人复杂环境下检测能力。然后,开展中继通信系统端、接收端功能设计,实现信息中继传输以及仿生机器鱼实时操控等功能。最后,通过开展110 kV变压器内部故障检测实验,证明基于仿生机器鱼的故障检测平台能够实现油浸式变压器的故障检测。     

A级曲面技术在智能鞋套机外形设计中的应用

提出中小型产品设计中A级曲面设计的两种方法,以智能鞋套机产品为例介绍其中的正逆向集成设计方法,并对其曲面设计中的缺陷处理进行论述,讨论了设计中曲面精度的设计方法和处理要点,从而给出一个具有操作性的曲面设计流程.     

集成TRIZ的计算机辅助公理化设计系统

为融合先进技术,快速有效地进行创新设计,将计算机辅助创新与公理设计及发明问题解决理论集成,提出集成发明问题解决理论方法的计算机辅助公理化设计系统模型.扩展了发明问题解决理论方法与公理设计的集成点,旨在使设计过程更加简洁有效、设计结果更具创新性;提出了基于信息公理的模糊方案评价方法,应用模糊理论量化定性的评价指标,推进了公理设计在方案评价中的应用,为产品设计提供科学的决策依据;开发了基于集成模型的原型系统,并以停车档机构的改进设计为例,验证了系统的有效性与实用性.     

文化仿生在汽车造型设计中的应用研究

文化仿生有助于从物质和精神两方面探讨传统文化在汽车造型设计中的延续问题。通过对文化仿生理念的背景、内容和研究现状的论述,分析了基于文化仿生的汽车造型设计模式,提出了文化仿生应用于汽车造型设计的3种设计方法。最后,以概念车设计为例进行了文化仿生的应用分析。     

产品外形仿生设计研究现状与进展

创新是当前及未来发展的关键,而仿生是灵感来源的重要途径。仿生设计是工业设计中重要的研究方法,也是创新的重要手段。通过对国内外相关文献的研究,论述了产品外形仿生设计的相关概念,分析了产品外形仿生设计在形态仿生、功能仿生、结构仿生、肌理仿生、色彩仿生、意象仿生领域的发展,针对已有的产品外形仿生设计案例,提出了“自上而下”和“自下而上”两种设计过程,罗列了产品外形仿生设计中的主要方法。在产品外形仿生设计研究方法方面,提出了产品外形仿生设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了产品外形仿生设计生物外形本征提取、产品外形设计与表达、生物外形本征与产品外形的融合三个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题。针对仿生设计与信息技术的融合发展,提出产品外形仿生设计的研究热点和发展趋势。     

基于仿生学的刀具研究初探

提高刀具使用寿命一直是刀具设计制造追求的重要目标,本文在综述了国内外刀具自锐性研究成果的基础上,对生物仿生刀具的借鉴对象——河狸牙齿的生物学特性作了初步论述,提出"仿生刀具自锐性"的新概念,讨论了仿生切削刀具在刀具材料及磨损方面的主要研究内容。本文研究结果将对新型刀具材料及具有新型几何参数刀具的研制与开发起到指导作用。     

高速机床工作台筋板的结构仿生设计

针对高速机床工作台的轻量化设计要求,采用结构仿生的方法对其筋板布置方式和参数进行了优化。在分析轻质高效生物体结构的主要特点及其构型规律的基础上,总结出几条轻量化仿生设计准则,并根据结构仿生的基本方法提出工作台筋板的6种仿生构型。利用Ansys的APDL程序分别确定最优参数,验证轻量化效果。结果表明:根据变形区域调整筋板分布形式,以及在最大变形梯度方向上设置对角筋能够实现结构比刚度效能的提高,为改变传统的筋板设计思路提供了一种新方法。     

涂层刀具膜基结合面的仿生设计

提高涂层刀具膜基结合力对刀具使用寿命有重要影响,提出涂层刀具结合面仿生设计的思想,将牙齿的釉质和本质类比到涂层刀具的涂层和基体,根据牙釉质与牙本质结合面的形状,仿生设计了由一组圆弧组成的膜基结合面。基于基体拉伸法测涂层界面结合强度的思想,利用ABAQUS有限元软件仿真了界面结合强度。结果表明:由一组合适大小圆弧组成的结合面的界面应力分布情况较好。所阐述的膜基结合面形状的仿生设计将为基体表面镀膜前的处理提供一种新的思路。     

[综述]高速数控转台优化设计方法研究现状与展望

在机床的高速加工过程中,因数控转台各种热源发热与变载荷的共同作用而产生热-力耦合效应,但当前的数控转台优化设计方法往往忽略了热-力耦合效应对转台动态特性的影响。在深入剖析国内外数控转台研究成果的基础上,提出探索热-力耦合效应及其产生的机理,建立转台的热-力耦合模型,得到高速数控转台热-力耦合动态特性。鉴于蜂窝结构具有良好的散热性及力学性能,提出研究基于蜂窝的转台仿生原理,获取高速数控转台热-力耦合仿生设计准则。以提高转台热-力耦合动态特性为目的,提出运用仿生设计准则对结构进行多目标优化,进而形成一套新颖的高速数控转台热-力耦合仿生优化设计方法。     

生物体承力结构的仿生设计研究概况

介绍了仿生设计的由来及发展过程,并对生物体承力结构从力学特征上进行了分类,综述了在机械工业、建筑行业上关于生物体承力结构的仿生设计研究概况、存在的问题和应用前景。     

基于APDL和分层优化技术的高速加工中心工作台的仿生优化

针对高速加工中心高加工精度和轻量化的设计要求,设计了两种有不同筋板结构的工作台,一种采用传统设计方法,另一种基于仿生学的设计;基于CAD/CAE一体化技术对其进行有限元分析;基于APDL和分层优化技术对优势明显的仿生设计工作台的筋板的尺寸进行了优化,得到了筋板的最优尺寸;通过静态分析和模态分析验证了优化方案的优越性,为实际生产提供指导,通过对生物优异特性的模拟、整理、分析、提炼,从而构思设计出具有类似于生物特征的一种新的设计思维的方法。     

仿生拱泥机器人运动数学模型研究

介绍了基于蠕动原理仿生拱泥机器人的用途和基本工作原理。对基于蠕动原理仿生拱泥机器人的运动路线进行了分析,并推导出运动路线的表达公式。在此基础上,分段建立了基于蠕动原理仿生拱泥机器人整体运动的数学模型。这些数学模型可以用作基于蠕动原理仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究的仿真模型,同时也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计打下了一定的数学基础,并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析打下了一定的理论基础。     

机械产品设计中的造型学研究

文中分析了机械产品设计中的造型学运用,以产品造型的美学法则为切入点,再以机械产品为主要设计对象,重点分类研究机械产品设计的造型元素特征和设计方法。针对几何造型、工艺造型和仿生造型进行设计分析,研究如何将工业技术和设计艺术结合统一,造就优良的机械产品。     

结构与产品创新设计

产品创新设计是最广泛的创新活动。创新设计能够有效地满足客户对产品求新和多样化的需求,提高产品市场竞争力,增加企业利润。本文从产品造型中结构设计的角度,基于设计创新理论,着重对结构组合、结构变换、连接方式、结构仿生设计等方面进行阐述,分析了结构设计对产品的功能、形态及其使用方式的创新作用。充分显示了结构设计在产品创新设计中的重要性,为产品创新设计提供了一定的借鉴。