工程设计学报最新期刊目录
介电弹性体驱动的爬行-跳跃机器人研究————作者：潘锋;阮佳平;唐威;邹俊;
摘要：具备爬行与跳跃功能的机器人比单一运动的机器人更能适应复杂环境，同时其柔性驱动具有变形大、结构简单等优势。基于介电弹性体的柔性驱动方式，设计了一种爬行-跳跃软体机器人。首先，设计了一种双稳态介电弹性体执行器，其由介电弹性体膜、柔性电极、加强筋和柔性框架等构成，具有横向和纵向两个双稳态，并通过分析和试验确定了其尺寸参数；其次，基于VHB4910介电弹性体膜制作了双稳态介电弹性体执行器，研究了预拉伸率对...
一种全断面矩形掘进机刀盘及其截入岩样过程试验研究————作者：李强;刘送永;王焱;
摘要：为了快速高效实现矩形巷道全断面一次成型，开发全断面矩形掘进机势在必行。基于数形分析与运动轨迹仿真相结合的方法，设计了一种偏心轴行星齿轮驱动勒洛三角形全断面矩形掘进机刀盘，并研制试验样机进行了刀盘截入岩样过程试验研究，实现了单刀盘矩形全断面一次截割成型。首先，分析了所设计刀盘矩形截割的成型原理，得到顶点轨迹与标准正方形的周长和面积差异率分别为5.13%和1.23%；其次，为了研究所设计刀盘截入岩样过...
基于数字孪生的变压器热点温度预测预警技术研究————作者：李佰霖;马云帆;陈昱锐;罗远林;褚凡武;付文龙;
摘要：变压器热点温度对电网系统的可靠性和稳定性有着直接影响，针对传统变压器管理模式复杂和变压器热点温度预测方法中存在的成本约束、计算效率和计算误差等问题，该文提出了基于数字孪生和人工智能机器学习的变压器热点温度预测预警模型。首先，搭建数字孪生变压器系统六维模型，实现系统数据共通、多源融合、虚实交互等功能；其次，构建可承载人工智能机器学习的感知互动驱动数字孪生系统，采取改进的粒子群算法对BP神经网络的权值...
基于改进SMC与ILC的泳池清洁机器人轨迹规划研究————作者：唐军;许海琳;张少文;
摘要：针对泳池清洁机器人在执行清洁任务时由于外部干扰和转向过程中的滑移常会偏离预定轨迹影响清洁效果的问题，本文提出了一种基于改进滑模控制（SMC）和迭代学习控制（ILC）的轨迹规划控制方法，旨在提高机器人在滑移干扰下的轨迹跟踪精度。首先，建立了机器人的运动学和动力学模型，并引入滑移参数以描述滑移干扰的影响。结合滑模控制增强了系统的鲁棒性，设计了适应滑移的滑模面，并利用迭代学习控制进一步提高轨迹规划精度。...
基于Kresling折纸结构的气动爬壁机器人设计与性能分析————作者：楚凯;张宇;王家梁;周浩;舒申;胡俊峰;
摘要：以柔性材料为主体的软体爬壁机器人可通过被动变形或主动变形来改变自身形状，以适应复杂的壁面环境。但由于柔性材料的低刚度和滞后性，现有软体爬壁机器人普遍存在驱动力不足及运动稳定性差的问题，严重制约了其实际应用。针对该问题，基于Kresling折纸结构设计了一种可灵活爬行的气动爬壁机器人。该机器人由锚定模块和伸缩模块组成，锚定模块利用吸盘在负压状态下的吸附作用来实现在壁面上的锚定，伸缩模块采用以Kres...
基于动网格技术的水动力旋转喷雾降尘装置性能分析————作者：关维娟;陈清华;王德俊;江丙友;许曾生;
摘要：水动力旋转喷雾降尘装置具有仅需水动力驱动、雾化效果好等优点，在煤矿井下工作面得到广泛应用。为了实现安全、精准、高效降尘，基于动网格技术对其性能进行了系统分析。采用DesignModeler软件建立了降尘装置三维模型，采用动网格技术分析了水轴出口角度对水流出口速度和水轴转速的影响规律，并基于UDF (userdefined function，用户自定义函数)编程技术和VOF (volume of f...
基于压电喷墨打印技术的食管支架载药层制备————作者：郑跃靖;梁文峰;王婷婷;李松;朱慧轩;张凯;
摘要：食管狭窄是食管癌的主要症状之一，目前载药食管支架被广泛应用于食管狭窄的临床治疗。现阶段，载药食管支架的制备方法主要为浸涂法与喷涂法，但该类方法所制备的食管支架载药层的材料受限且覆膜精度不高。为解决上述问题，提出了一种基于压电喷墨打印技术的食管支架载药层制备方法。首先，运用有限元仿真法设计了压电喷墨打印平台的温控箱并优化了温控参数，以促进打印材料固化成形，拓宽载药层的使用材料。然后，深入探究了压电喷...
风电塔筒用变曲率自适应爬壁机器人运动特性分析与磁吸附模块优化————作者：李享;李科;张明路;高春艳;李满宏;
摘要：针对传统爬壁机器人无法自适应风电塔筒变曲率壁面的问题，以轮式移动机构的快速稳定性和转弯灵活性为出发点，分析了轮式移动机构在变曲率壁面上运动时的姿态变化，并以此为基础设计了一种采用分体轮式移动和间隙式永磁吸附技术的新型爬壁机器人。首先，建立了多状态下的爬壁机器人运动模型，分析了机器人利用自身分体结构的姿态调整实现在变曲率壁面上移动时的自适应运动特性；然后，对爬壁机器人的磁吸附模块进行了优化，通过参数...
欢迎订阅2025年度《工程设计学报》
摘要：<正>《工程设计学报》刊登机械制造工程设计领域及其新兴交叉领域具有创新性和前沿性的高水平基础研究、应用研究的成果论文，介绍工程设计发展的最新趋势、基金项目的进展成果和产学研合作设计开发产品与装备的经验;鼓励理论结合实践，注重学术界和工业界合作，追求学术性和实用性的统一。《工程设计学报》报道主题主要为机械设计理论与方法、机器人与机构设计、驱动与传动技术、摩擦学与表面/界面技术、机械仿生设...
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摘要：<正>1．本刊唯一投稿网址: http://www.zjujournals.com/gcsjzb。2．论文的撰写和编排应遵循GB/T 7713.2—2022《学术论文编写规则》。3．作者投稿时须作出无学术不端行为（如一稿多投、重复发表、署名不当、抄袭剽窃、弄虚作假等）的承诺，文责自负。如有侵权等行为，与本刊无关。4．收到稿件后编辑部将立即送审，并及时通知录用与否。5．录用稿件将尽快发表...
基于NSGA-Ⅱ和TOPSIS法的横波可控震源振动器平板疲劳寿命优化————作者：陈振;冉庆杰;英晓洋;陈能鹏;魏超成;王乔木;
摘要：横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件，其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而，传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响，导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为此，使用局部灵敏度法对平板疲劳寿命进行敏感性分析，确定了焊接残余应力为影响疲劳寿命的关键因素。随后，建立了平板的各向最大焊接残余应力与焊接速度和焊接层间温度之间的数学模型，并以各向...
用于肠道疾病检测的仿蚯蚓无绳软体机器人————作者：王亚东;刘煜莹;朱亚洲;李恭新;
摘要：肠道疾病已成为威胁人类健康的重大疾病之一，传统肠道疾病检测借助肠道内窥镜，虽能直接检查中空器官或体腔内部，但会引发患者不适。软体机器人以良好人机交互特性为肠道疾病检测提供新方向，然而多数需大量线缆连接外部控制系统，检测时仍给患者带来不适。本文提出一种仿蚯蚓的无绳肠道软体机器人。该机器人装配有柔性压力传感器及无线微型摄像头，能够在类肠道环境中实现可控运动，同时监测环境压力变化，并通过视觉感知检测环境...
基于各向异性摩擦的软体爬行机器人设计与实验研究————作者：徐锦涛;蔡金虎;唐玲玲;黄龙;
摘要：基于表面织构技术，提出一种具有各向异性摩擦特性的三角形表面织构设计，将其应用于软体机器人的摩擦脚中与气动波纹制动器组合成软体机器人，实现机器人在不同表面的多种运动模式。基于常曲率假设，分析压强与致动器弹性变形的关系，建立了致动器的运动学模型。搭建摩擦力测试实验平台，测量得出不同高度、粗糙度接触面上的三角形摩擦脚的各向异性摩擦性能。同时，开展软体机器人的前进运动与转向运动实验，测试机器人在不同粗糙度...
丘陵山区土槽试验台车设计与试验————作者：刘伟健;张家豪;余小兰;李东昊;王媛;李漫漫;张兆国;
摘要：针对目前丘陵山区“无机可用，无机好用”、农业生产能力较差等问题，开展了丘陵山区土槽试验台车的设计与试验。首先，对丘陵山区土槽试验台车的机械系统、信息采集系统以及控制系统进行了设计；其次，基于MBD-DEM耦合仿真对整车行驶性能进行了分析，仿真结果表明：整机总变形最大为0.99mm。仿真开始时，台车从0秒开始加速，到了2.7秒时，其行进速度达到了0.7m/s。随后，从2.7秒起，台车的行进速度开始骤...
履带车辆双输入双输出耦合机构拓扑综合研究————作者：邢庆坤;杨双愿;秦大同;李学良;彭增雄;
摘要：为降低大功率混合动力履带车辆传动系统驱动电机功率需求，本文提出基于转向功率回流特性的双侧电机耦合机构创新设计方法。以双行星排与三行星排构型为研究对象，建立融合运动学/动力学约束的拓扑图论模型，将履带车辆直驶-转向协同工况下的功率回流特征转化为构型参数数学判据。通过拓扑综合与参数化分析筛选出6种可行构型，结合转向再生功率传递条件(α>1)进行多目标性能评估，发现双行星排构型在系统效率（峰值89...
175 MPa超高压井口6BX型法兰结构评价及轻量化————作者：张绪亮;史君林;董仁;练章华;查磊;蒋洪波;
摘要：为解决175 MPa超高压井口装置因规范标准缺失而导致的传统设计体积冗余、制造难度大及潜在失效风险等问题，开展井口设备关键部件6BX型法兰结构评价分析及轻量化研究。以175 MPa井口装备使用的口径为280 mm的6BX型法兰为例，从材料性能、垫环密封强度等方面对X公司生产的6BX型法兰进行评价，探讨了水压试验压力与结构强度、尺寸的关系，揭示了尺寸结构参数的影响因素，在保证安全的前提下，提出了轻量...
基于改进的MOMVO算法的大吨位绝缘拉棒端头多目标优化研究————作者：吴田;吴滨帆;邱中华;彭勇;朱祥;
摘要：针对特高压大吨位绝缘拉棒笨重而使用不便的问题，提出大吨位绝缘拉棒端头多目标优化方法以降低重量和提升绝缘性能及机械性能。本文以大荷载绝缘拉棒端头为研究对象，首先，建立有限元仿真模型，分析绝缘拉棒端头的电场分布和机械特性。其次，基于最优拉丁超立方试验设计方法和径向基神经网络方法构建端头质量、最大电场强度、最大应力和最大形变量的近似代理模型。在此基础上，采用多目标多元宇宙优化算法（multi-objec...
运营高铁无砟轨道新型绳锯切割设备研制及应用————作者：刘立业;陈占;何新辉;朱江江;吴响响;
摘要：我国高铁开通运营后，受列车长期动载作用和复杂服役环境影响，部分线路无砟轨道结构几何形态出现了不同程度的变化，导致线路平顺性不佳，严重影响列车安全运行。为解决这一难题，本文通过分析既有修复技术和绳锯切割设备功能，基于运营高铁工程运维“受限空间”和“天窗点”短时间作业特点，提出了无砟轨道线路几何形态修复的绳锯切割设备功能需求，研制了轻质模块化、自主移动式、水平不分段、双向转换切割的新型多功能绳锯切割设...
高温电连接器绝缘件的失效分析————作者：钟立强;李齐备;郭鸿杰;钱萍;陈文华;
摘要：针对高温环境下绝缘材料易于老化裂解乃至碳化，导致绝缘性能下降而不满足型号装备工作要求的问题，以某型号用J58型高温电连接器为研究对象，分析并验证了其中聚酰亚胺（PI）绝缘件的失效机理。同时，通过高温劣化试验研究了其绝缘性能的变化情况。试验结果表明：PI绝缘件在450℃下持续工作30min后，其绝缘电阻虽显著下降但仍大于5GΩ，仍可满足某型高超导弹的工作要求
精密磨床液体静压导轨承载特性分析与参数优化————作者：张坤;郭宏亮;石有圣;李洪凯;赵栋杰;
摘要：承载力和刚度是液体静压导轨承载特性的关键性能指标，直接影响精密磨床的加工精度与稳定性。针对液体静压导轨对置油垫结构参数交互作用机制不明确、现有研究多局限于单油垫分析的问题，以某型精密磨床花岗岩对置油垫液体静压导轨为研究对象，系统开展多参数耦合作用下的承载特性分析与优化研究。首先，基于流体力学理论构建闭式导轨承载特性数学模型，推导出对置油垫承载力与刚度的解析表达式；其次，通过单因素实验揭示了供油压力...
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