工程设计学报最新期刊目录
基于Kriging模型的仿海豚AUV外形优化设计————作者：唐军;邱东旭;谢远辉;
摘要：针对自主水下航行器（AUV）外形设计中低阻力与大容积的矛盾，探索以海豚为仿生对象的优化设计方法，提升AUV的流体动力性能与任务载荷能力。首先，采用9段Myring型曲线方程参数化拟合海豚轮廓，建立三维AUV几何模型，基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）和标准包络体积。其次，利用最优拉丁超立方采样法生成样本点，构建描述阻力和包络体积与设计变量映射关系的Kriging代理模型。最后，以最小化阻力...
丘陵山区土槽试验台车设计与性能分析————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”以及农业生产能力差等问题，开展了丘陵山区土槽试验台车的设计与性能分析。首先，对土槽试验台车的机械系统、数据采集系统及控制系统进行了设计。然后，基于RecurDyn-EDEM耦合仿真对土槽试验台车的通过性进行了分析。最后，对土槽试验台车的整体性能进行了试验与分析。仿真结果表明：土槽试验台车从t=0 s开始加速，其行进速度在t=2.7 s时达到0.7 m/s，随后...
橡胶改性酚醛树脂基摩擦片性能研究————作者：张煜焜;赵早君;蒋琦峰;翁越平;徐兵;杨华勇;陈哲;
摘要：随着重型卡车向着更高速、重载、安全和舒适方向的发展，对其离合器摩擦片的性能提出了更高要求。针对汽车干式离合器摩擦片用橡胶改性树脂基摩擦材料的制备工艺和性能展开研究，系统对比了采用溶胶法制备的丁苯橡胶改性酚醛树脂基摩擦材料（styrene butadiene rubber-modified phenolic resin matrix friction materials, SBR-PF）与采用挤胶法...
基于机器学习的混凝土3D打印沉积线状态优化————作者：马宗方;戴溢阳;贺静;宋琳;刘超;
摘要：混凝土3D打印作为一种快速、精确的增材制造技术，逐渐在建筑行业中展现出独特优势。然而，混凝土3D打印涉及多种工艺参数（如打印速度、挤出速度、层高和线间距离等），且这些参数之间存在复杂的耦合关系，导致沉积线状态的质量难以精确控制。为解决这一问题，提出了一种基于白鲸优化（beluga whale optimization,BWO）算法、支持向量机（support vector machine, SVM...
尺寸无关参数对三浦折纸结构稳态特性的影响研究————作者：王家梁;舒申;楚凯;张宇;周浩;胡俊峰;
摘要：双稳态折纸结构具有快速变形、负刚度和可储能等特性，在解决实际工程问题方面具有广阔的应用前景。目前，双稳态折纸结构的构型设计与稳态特性调控多从折痕长度、相邻折痕夹角等尺寸参数入手，但部分折纸结构的稳态特性受尺寸参数的影响很小，且在实际应用中对整体结构的尺寸往往存在一定限制。为此，以三浦折纸结构为研究对象，基于势能方程分析了其折痕长度、相邻折痕夹角和初始折展角度等参数对势能壁垒的影响规律，发现初始折展...
酸性环境下自冲铆-粘接复合接头的力学性能及腐蚀行为分析————作者：姜宇豪;邢保英;杨贵秋;曾凯;何晓聪;邹春保;
摘要：为分析酸性环境下自冲铆-粘接（铆-粘）复合接头的失效形式和力学性能，以0.02 mol/L的NaHSO3溶液作为腐蚀介质，对同质、异质的自冲铆接头和铆-粘复合接头进行干湿交替的周浸腐蚀试验，随后通过静力学拉伸试验对不同腐蚀周期下接头的静力学性能进行探究，并借助扫描电子显微镜对接头铆接成形过程中缝隙处的腐蚀行为进行研究。结果表明：腐蚀作用影响自冲铆接头的失效位移，铆-粘复合接头...
行星式欠驱动可变形履带移动机构的设计与分析————作者：张娜;荀致远;姚燕安;
摘要：为提高传统履带移动机构的越障能力和环境适应能力，提出了一种行星式欠驱动可变形履带移动机构，其由履带驱动轮系和行星轮系构成，具有直臂模式、正交模式和过渡模式三种运动模式。该履带移动机构采用欠驱动方式，根据最小耗能原理实现快速响应的越障功能。首先，对履带移动机构进行运动学分析，得到了3种运动模式下履带移动机构的质心高度、接地面积与履带变形的关系，并分析了其适用环境。然后，建立了履带移动机构的动力学理论...
涉核作业机器人刚度与末端变形分析————作者：蒋君侠;张渊淞;仲笑欧;
摘要：由于涉核作业机器人的齿轮传动链长和自重相对较大，为了评估自重和负载所产生的机器人末端变形大小，以便进行设计优化和变形补偿，需要研究机器人的刚度与末端变形。首先，通过分析涉核作业机器人结构及传动原理，基于D-H法建立两个考虑关节偏置的机器人连杆末端坐标系，并进一步建立机器人运动学模型。其次，针对机器人因自重和负载作用产生的关节力矩和末端变形，提出一种把机器人传动关节视为柔性部件求解关节扭转刚度，基于...
基于物理信息神经网络的桥式起重机疲劳寿命预测方法————作者：董青;党泽伟;徐格宁;
摘要：针对传统神经网络在桥式起重机疲劳寿命预测中存在精度不足、泛化能力弱等问题，提出一种基于物理信息神经网络的疲劳寿命预测方法。该方法以起重机结构疲劳裂纹扩展机理为基础，采用双向长短期记忆网络（BiLSTM）构建数据模型，对时序载荷数据进行特征提取与等效转换后，结合断裂力学理论建立物理模型，刻画疲劳损伤演化规律。将数据模型与物理模型进行深度融合，以融合后的动应力数据作为物理神经网络的输入，以疲劳寿命作为...
基于压电喷墨技术的多层电路垂直互连工艺研究————作者：林枝城;加泽贤;苟宁;孙岩辉;吕景祥;尹恩怀;李超;
摘要：为研究压电喷墨技术在多层电路垂直互连工艺中的应用，本文提出了垂直互连孔增减材复合成形工艺。该工艺分别使用钻削制孔与激光制孔两种技术制作互连电路的盲孔，并引入压电喷墨技术进行互连孔的精准填充，成功实现了双层及四层互连电路的制造。实验结果表明：激光制孔方式形成的互连孔孔壁呈现倾斜状态，填充的纳米银油墨在固化后呈现锥形分布，充填后孔内出现充填空洞；采用钻削制孔方式制作的互连孔孔壁垂直度良好，填充的纳米银...
基于自适应代理模型技术的工程机械结构优化设计方法————作者：刘鑫;吴青锋;杨文广;
摘要：随着工程机械优化设计问题趋向于高非线性，高计算复杂度等特征和对高保真度低成本仿真模型的需求，本文提出了一种基于自适应代理模型技术的工程机械结构优化设计方法。首先，采用泰森多边形(Voronoi)方法划分工程机械结构设计变量样本空间，根据定义的样本点全局稀疏度指标(Global Sparsity Index, GSI)找出需要加点的子空间，并根据最大最小准则在该子空间内生成全局点；其次，根据潜在最优...
基于特征点动态重映射的机械臂视觉伺服实时避障方法————作者：刘俊;朱姿娜;潘雪云;孙晓燕;
摘要：在高精度装配任务中，机械臂需规避静态障碍物，现有避障方法（如全局路径规划、势场法）通常需中断基于图像的视觉伺服（IBVS）过程，破坏任务连续性，并可能引发运动振荡导致定位精度下降。为解决这一关键挑战，本研究提出一种特征点动态重映射的实时避障方法。该方法基于障碍物最小外接长方体的几何参数，构建包含视场约束的多目标优化模型，以求解最优避障路径，将路径方向矢量映射至图像空间，结合实时特征点动态生成引导特...
基于层次包围盒纱筒装取机械臂碰撞检测方法————作者：姬晨辉;沈丹峰;赵刚;孙海涛;
摘要：针对传统纱筒装取作业依赖人工操作的问题，致力于实现机械臂自动化抓取。为此，本文聚焦自动化抓取中的物体包络和碰撞检测的两个关键环节。为解决传统混合层次包围盒算法在复杂场景下包覆精度不足的问题，本文设计了一种基于凸包(Convex Hull)结构的混合层次包围盒优化模型，通过在子叶节点构建凸包约束，显著提升了包围盒的空间贴合度。针对传统分离轴定理(Separating Axis Theorem, SA...
基于CNN-LSTM-Attention模型的湿喷台车泵送系统堵管故障预测方法————作者：王开松;魏一鸣;唐威;郭旭华;李朝阳;邹俊;
摘要：隧道初期支护中，湿喷台车泵送系统易因堵管引发非计划停机、施工延误等问题，亟需提升设备故障预测与运维效率。针对湿喷台车泵送系统堵管故障预测方法中存在的噪声干扰大、长时间序列数据复杂特征难以充分捕捉等问题，提出一种基于CNN-LSTM-Attention模型的泵送系统堵管故障预测模型。该模型以泵送压力为预测对象，通过四分位法剔除异常值并结合卡尔曼滤波进行数据平滑处理，确保强噪声环境下输入数据的稳定性；...
矿用锚网绑扎装置手持执行器传动系统研究与应用————作者：田立勇;刘毅;于宁;杨秀宇;包佳豪;张海建;
摘要：针对煤矿掘进工作面人工绑扎锚网效率低的问题，提出一种矿用锚网绑扎装置。手持执行器是矿用锚网绑扎装置终端执行装置，依据手持执行器送丝、切丝与拧丝工作特点，利用SolidWorks软件建立手持执行器三维实体模型。为深入理解其工作机理并验证设计可靠性，对绑扎机构送丝、切丝与拧丝工作分别进行仿真分析，得出工作过程中送丝齿轮峰值转矩0.19 N·m、切丝片峰值转矩0.54 N·m与拧丝轴峰值转矩0.40 N...
基于双侧Halbach可靠稳定吸附的永磁轮设计与参数优化————作者：卢炳盛;唐东林;胡远遥;车健波;何媛媛;
摘要：为提升采用永磁吸附技术的爬壁机器人在导磁壁面环境中的负载能力与机动性能，本文提出了一种双侧Halbach永磁轮结构设计，旨在解决传统单侧Halbach永磁轮吸附力不可调、平均吸附水平较弱以及周向转动过程中吸附波动性大的问题。该结构通过内、外侧永磁轮的协同作用，实现了吸附性能的增强与吸附力波动的有效抑制。基于磁偶极子理论与麦克斯韦应力张量法，构建了双侧Halbach永磁轮的吸附力计算模型，并通过有限...
二维压电精密运动平台行程——频率协同优化设计与实验————作者：张萌;朱禹清;杨培基;吴垚;
摘要：针对精密压电驱动平台普遍存在的驱动频率限制及输出行程不足等问题，基于频响特性与行程效率协同提升的策略，结合杆式放大原理，设计一种高精度压电驱动定位平台。首先，开展了柔性铰链构型对位移放大性能影响机制的定量分析，并基于矩阵位移法建立了平台的静/动力学一体化刚度解析模型；然后，针对提升位移输出及动态响应特性的迫切需求，从柔性直梁的关键尺寸参数入手，通过敏感度分析，采用了约束优化方法对关键设计变量进行排...
融合蚁群与遗传算法的动态路径优化方法研究————作者：车健波;唐东林;何媛媛;胡远遥;卢炳盛;张俊辉;
摘要：传统蚁群算法与遗传算法的混合路径规划方法普遍存在路径不平滑、收敛速度慢及能耗较高等问题。针对上述问题，本文提出一种基于蚁群与遗传算法的动态路径优化方法（DACO-GA），以提升路径规划的效率与精度。该方法初期采用蚁群算法生成初始种群，并引入遗传算法进行优化调整；在后续阶段，通过动态切换两种算法的主导角色，实现全局与局部搜索的协调互补。算法设计中融合了自适应信息素分布、动态挥发因子及交叉变异概率调节...
非对称性织构化密封端面的空化行为及密封性能的研究————作者：崔旭冉;张磊;耿翔宇;胡正东;闫伟;乔印虎;时礼平;李蒙;
摘要：为研究机械密封中非对称性沟槽对空化演变及密封性能的影响，设计、制备了平底、右倾斜和左倾斜三种非对称性沟槽；通过试验与仿真模拟，研究了不同工况下非对称性织构化端面的空化演变行为、液膜压力与相态分布以及密封性能。结果表明：非对称性左倾斜设计增大了沟槽织构的空化面积，与平底结构相比，其增幅约为21.3%；而右倾斜非对称性设计却能有效抑制沟槽的空化行为，其空化面积降幅可达44.9%。在密封性能方面，左、右...
论设计的进化————作者：路甬祥;
摘要：设计是关于工程方案的设想和策划。人类区别于动物的根本在于人能够进行创造性思维和设计制造工具，并且在劳动过程中设计运用并发展了复杂的语言文化和科技创新能力。设计伴随着人类社会文明的进步而发展进化，设计需要知识、材料、工具、计算、实验和制造，同时变革进化了设计理念与方法。每个阶段的设计都依托若干起核心作用的科学基础、关键核心技术和数学计算方法。创新设计永无止境，它伴随着人类社会的进步不断发展，其发展趋...
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