工程設計學報最新期刊目錄

介電彈性體驅動的爬行-跳躍機器人研究————作者：潘鋒;阮佳平;唐威;鄒俊;

摘要：具備爬行與跳躍功能的機器人比單一運動的機器人更能適應復雜環境，同時其柔性驅動具有變形大、結構簡單等優勢。基于介電彈性體的柔性驅動方式，設計了一種爬行-跳躍軟體機器人。首先，設計了一種雙穩態介電彈性體執行器，其由介電彈性體膜、柔性電極、加強筋和柔性框架等構成，具有橫向和縱向兩個雙穩態，并通過分析和試驗確定了其尺寸參數；其次，基于VHB4910介電彈性體膜制作了雙穩態介電彈性體執行器，研究了預拉伸率對...

一種全斷面矩形掘進機刀盤及其截入巖樣過程試驗研究————作者：李強;劉送永;王焱;

摘要：為了快速高效實現矩形巷道全斷面一次成型，開發全斷面矩形掘進機勢在必行。基于數形分析與運動軌跡仿真相結合的方法，設計了一種偏心軸行星齒輪驅動勒洛三角形全斷面矩形掘進機刀盤，并研制試驗樣機進行了刀盤截入巖樣過程試驗研究，實現了單刀盤矩形全斷面一次截割成型。首先，分析了所設計刀盤矩形截割的成型原理，得到頂點軌跡與標準正方形的周長和面積差異率分別為5.13%和1.23%；其次，為了研究所設計刀盤截入巖樣過...

基于數字孿生的變壓器熱點溫度預測預警技術研究————作者：李佰霖;馬云帆;陳昱銳;羅遠林;褚凡武;付文龍;

摘要：變壓器熱點溫度對電網系統的可靠性和穩定性有著直接影響，針對傳統變壓器管理模式復雜和變壓器熱點溫度預測方法中存在的成本約束、計算效率和計算誤差等問題，該文提出了基于數字孿生和人工智能機器學習的變壓器熱點溫度預測預警模型。首先，搭建數字孿生變壓器系統六維模型，實現系統數據共通、多源融合、虛實交互等功能；其次，構建可承載人工智能機器學習的感知互動驅動數字孿生系統，采取改進的粒子群算法對BP神經網絡的權值...

基于改進SMC與ILC的泳池清潔機器人軌跡規劃研究————作者：唐軍;許海琳;張少文;

摘要：針對泳池清潔機器人在執行清潔任務時由于外部干擾和轉向過程中的滑移常會偏離預定軌跡影響清潔效果的問題，本文提出了一種基于改進滑模控制（SMC）和迭代學習控制（ILC）的軌跡規劃控制方法，旨在提高機器人在滑移干擾下的軌跡跟蹤精度。首先，建立了機器人的運動學和動力學模型，并引入滑移參數以描述滑移干擾的影響。結合滑模控制增強了系統的魯棒性，設計了適應滑移的滑模面，并利用迭代學習控制進一步提高軌跡規劃精度。...

基于Kresling折紙結構的氣動爬壁機器人設計與性能分析————作者：楚凱;張宇;王家梁;周浩;舒申;胡俊峰;

摘要：以柔性材料為主體的軟體爬壁機器人可通過被動變形或主動變形來改變自身形狀，以適應復雜的壁面環境。但由于柔性材料的低剛度和滯后性，現有軟體爬壁機器人普遍存在驅動力不足及運動穩定性差的問題，嚴重制約了其實際應用。針對該問題，基于Kresling折紙結構設計了一種可靈活爬行的氣動爬壁機器人。該機器人由錨定模塊和伸縮模塊組成，錨定模塊利用吸盤在負壓狀態下的吸附作用來實現在壁面上的錨定，伸縮模塊采用以Kres...

基于動網格技術的水動力旋轉噴霧降塵裝置性能分析————作者：關維娟;陳清華;王德俊;江丙友;許曾生;

摘要：水動力旋轉噴霧降塵裝置具有僅需水動力驅動、霧化效果好等優點，在煤礦井下工作面得到廣泛應用。為了實現安全、精準、高效降塵，基于動網格技術對其性能進行了系統分析。采用DesignModeler軟件建立了降塵裝置三維模型，采用動網格技術分析了水軸出口角度對水流出口速度和水軸轉速的影響規律，并基于UDF (userdefined function，用戶自定義函數)編程技術和VOF (volume of f...

基于壓電噴墨打印技術的食管支架載藥層制備————作者：鄭躍靖;梁文峰;王婷婷;李松;朱慧軒;張凱;

摘要：食管狹窄是食管癌的主要癥狀之一，目前載藥食管支架被廣泛應用于食管狹窄的臨床治療。現階段，載藥食管支架的制備方法主要為浸涂法與噴涂法，但該類方法所制備的食管支架載藥層的材料受限且覆膜精度不高。為解決上述問題，提出了一種基于壓電噴墨打印技術的食管支架載藥層制備方法。首先，運用有限元仿真法設計了壓電噴墨打印平臺的溫控箱并優化了溫控參數，以促進打印材料固化成形，拓寬載藥層的使用材料。然后，深入探究了壓電噴...

風電塔筒用變曲率自適應爬壁機器人運動特性分析與磁吸附模塊優化————作者：李享;李科;張明路;高春艷;李滿宏;

摘要：針對傳統爬壁機器人無法自適應風電塔筒變曲率壁面的問題，以輪式移動機構的快速穩定性和轉彎靈活性為出發點，分析了輪式移動機構在變曲率壁面上運動時的姿態變化，并以此為基礎設計了一種采用分體輪式移動和間隙式永磁吸附技術的新型爬壁機器人。首先，建立了多狀態下的爬壁機器人運動模型，分析了機器人利用自身分體結構的姿態調整實現在變曲率壁面上移動時的自適應運動特性；然后，對爬壁機器人的磁吸附模塊進行了優化，通過參數...

歡迎訂閱2025年度《工程設計學報》

摘要：<正>《工程設計學報》刊登機械制造工程設計領域及其新興交叉領域具有創新性和前沿性的高水平基礎研究、應用研究的成果論文，介紹工程設計發展的最新趨勢、基金項目的進展成果和產學研合作設計開發產品與裝備的經驗;鼓勵理論結合實踐，注重學術界和工業界合作，追求學術性和實用性的統一。《工程設計學報》報道主題主要為機械設計理論與方法、機器人與機構設計、驅動與傳動技術、摩擦學與表面/界面技術、機械仿生設...

投稿須知

摘要：<正>1．本刊唯一投稿網址: http://www.zjujournals.com/gcsjzb。2．論文的撰寫和編排應遵循GB/T 7713.2—2022《學術論文編寫規則》。3．作者投稿時須作出無學術不端行為（如一稿多投、重復發表、署名不當、抄襲剽竊、弄虛作假等）的承諾，文責自負。如有侵權等行為，與本刊無關。4．收到稿件后編輯部將立即送審，并及時通知錄用與否。5．錄用稿件將盡快發表...

基于NSGA-Ⅱ和TOPSIS法的橫波可控震源振動器平板疲勞壽命優化————作者：陳振;冉慶杰;英曉洋;陳能鵬;魏超成;王喬木;

摘要：橫波可控震源振動器平板作為頁巖氣勘探中的關鍵部件，其疲勞壽命直接影響可控震源的使用壽命和勘探精度。然而，傳統的振動器平板疲勞壽命優化方法未考慮平板與平板齒間焊接殘余應力的影響，導致平板結構在抗疲勞優化設計方面效果不佳。為此，使用局部靈敏度法對平板疲勞壽命進行敏感性分析，確定了焊接殘余應力為影響疲勞壽命的關鍵因素。隨后，建立了平板的各向最大焊接殘余應力與焊接速度和焊接層間溫度之間的數學模型，并以各向...

用于腸道疾病檢測的仿蚯蚓無繩軟體機器人————作者：王亞東;劉煜瑩;朱亞洲;李恭新;

摘要：腸道疾病已成為威脅人類健康的重大疾病之一，傳統腸道疾病檢測借助腸道內窺鏡，雖能直接檢查中空器官或體腔內部，但會引發患者不適。軟體機器人以良好人機交互特性為腸道疾病檢測提供新方向，然而多數需大量線纜連接外部控制系統，檢測時仍給患者帶來不適。本文提出一種仿蚯蚓的無繩腸道軟體機器人。該機器人裝配有柔性壓力傳感器及無線微型攝像頭，能夠在類腸道環境中實現可控運動，同時監測環境壓力變化，并通過視覺感知檢測環境...

基于各向異性摩擦的軟體爬行機器人設計與實驗研究————作者：徐錦濤;蔡金虎;唐玲玲;黃龍;

摘要：基于表面織構技術，提出一種具有各向異性摩擦特性的三角形表面織構設計，將其應用于軟體機器人的摩擦腳中與氣動波紋制動器組合成軟體機器人，實現機器人在不同表面的多種運動模式。基于常曲率假設，分析壓強與致動器彈性變形的關系，建立了致動器的運動學模型。搭建摩擦力測試實驗平臺，測量得出不同高度、粗糙度接觸面上的三角形摩擦腳的各向異性摩擦性能。同時，開展軟體機器人的前進運動與轉向運動實驗，測試機器人在不同粗糙度...

丘陵山區土槽試驗臺車設計與試驗————作者：劉偉健;張家豪;余小蘭;李東昊;王媛;李漫漫;張兆國;

摘要：針對目前丘陵山區“無機可用，無機好用”、農業生產能力較差等問題，開展了丘陵山區土槽試驗臺車的設計與試驗。首先，對丘陵山區土槽試驗臺車的機械系統、信息采集系統以及控制系統進行了設計；其次，基于MBD-DEM耦合仿真對整車行駛性能進行了分析，仿真結果表明：整機總變形最大為0.99mm。仿真開始時，臺車從0秒開始加速，到了2.7秒時，其行進速度達到了0.7m/s。隨后，從2.7秒起，臺車的行進速度開始驟...

履帶車輛雙輸入雙輸出耦合機構拓撲綜合研究————作者：邢慶坤;楊雙愿;秦大同;李學良;彭增雄;

摘要：為降低大功率混合動力履帶車輛傳動系統驅動電機功率需求，本文提出基于轉向功率回流特性的雙側電機耦合機構創新設計方法。以雙行星排與三行星排構型為研究對象，建立融合運動學/動力學約束的拓撲圖論模型，將履帶車輛直駛-轉向協同工況下的功率回流特征轉化為構型參數數學判據。通過拓撲綜合與參數化分析篩選出6種可行構型，結合轉向再生功率傳遞條件(α>1)進行多目標性能評估，發現雙行星排構型在系統效率（峰值89...

175 MPa超高壓井口6BX型法蘭結構評價及輕量化————作者：張緒亮;史君林;董仁;練章華;查磊;蔣洪波;

摘要：為解決175 MPa超高壓井口裝置因規范標準缺失而導致的傳統設計體積冗余、制造難度大及潛在失效風險等問題，開展井口設備關鍵部件6BX型法蘭結構評價分析及輕量化研究。以175 MPa井口裝備使用的口徑為280 mm的6BX型法蘭為例，從材料性能、墊環密封強度等方面對X公司生產的6BX型法蘭進行評價，探討了水壓試驗壓力與結構強度、尺寸的關系，揭示了尺寸結構參數的影響因素，在保證安全的前提下，提出了輕量...

基于改進的MOMVO算法的大噸位絕緣拉棒端頭多目標優化研究————作者：吳田;吳濱帆;邱中華;彭勇;朱祥;

摘要：針對特高壓大噸位絕緣拉棒笨重而使用不便的問題，提出大噸位絕緣拉棒端頭多目標優化方法以降低重量和提升絕緣性能及機械性能。本文以大荷載絕緣拉棒端頭為研究對象，首先，建立有限元仿真模型，分析絕緣拉棒端頭的電場分布和機械特性。其次，基于最優拉丁超立方試驗設計方法和徑向基神經網絡方法構建端頭質量、最大電場強度、最大應力和最大形變量的近似代理模型。在此基礎上，采用多目標多元宇宙優化算法（multi-objec...

運營高鐵無砟軌道新型繩鋸切割設備研制及應用————作者：劉立業;陳占;何新輝;朱江江;吳響響;

摘要：我國高鐵開通運營后，受列車長期動載作用和復雜服役環境影響，部分線路無砟軌道結構幾何形態出現了不同程度的變化，導致線路平順性不佳，嚴重影響列車安全運行。為解決這一難題，本文通過分析既有修復技術和繩鋸切割設備功能，基于運營高鐵工程運維“受限空間”和“天窗點”短時間作業特點，提出了無砟軌道線路幾何形態修復的繩鋸切割設備功能需求，研制了輕質模塊化、自主移動式、水平不分段、雙向轉換切割的新型多功能繩鋸切割設...

高溫電連接器絕緣件的失效分析————作者：鐘立強;李齊備;郭鴻杰;錢萍;陳文華;

摘要：針對高溫環境下絕緣材料易于老化裂解乃至碳化，導致絕緣性能下降而不滿足型號裝備工作要求的問題，以某型號用J58型高溫電連接器為研究對象，分析并驗證了其中聚酰亞胺（PI）絕緣件的失效機理。同時，通過高溫劣化試驗研究了其絕緣性能的變化情況。試驗結果表明：PI絕緣件在450℃下持續工作30min后，其絕緣電阻雖顯著下降但仍大于5GΩ，仍可滿足某型高超導彈的工作要求

精密磨床液體靜壓導軌承載特性分析與參數優化————作者：張坤;郭宏亮;石有圣;李洪凱;趙棟杰;

摘要：承載力和剛度是液體靜壓導軌承載特性的關鍵性能指標，直接影響精密磨床的加工精度與穩定性。針對液體靜壓導軌對置油墊結構參數交互作用機制不明確、現有研究多局限于單油墊分析的問題，以某型精密磨床花崗巖對置油墊液體靜壓導軌為研究對象，系統開展多參數耦合作用下的承載特性分析與優化研究。首先，基于流體力學理論構建閉式導軌承載特性數學模型，推導出對置油墊承載力與剛度的解析表達式；其次，通過單因素實驗揭示了供油壓力...

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