- 王建;许成龙;张文祥;王晨杰;
【目的】为解决现有跳跃机器人落地冲击力大、不稳定的问题，设计了一种具有新型缓冲装置的跳跃机器人。【方法】首先，利用缓冲装置中的止转机构减少落地冲击，并采用单向轴承与阻尼环的配合，避免缓冲装置因吸收地面冲击力而造成的机体回弹；其次，根据机器人的结构形式和跳跃运动原理，建立跳跃机器人的主体结构，分析了其缓冲机制，基于SolidWorks平台建立了跳跃机器人的三维实体模型；最后，基于Adams平台，对跳跃机器人的弹跳过程开展运动仿真，针对缓冲装置中有无止转机构、有无变阻尼缓冲机构等状态下的机器人落地稳定性和冲击进行了对比分析。【结果】研究结果表明，该机器人具有良好的稳定跳跃与落地缓冲能力，可以降低因弹性势能的瞬间释放而导致机体回弹倾覆、进而使零部件损坏的风险。
2025年10期 v.49;No.346 46-52+158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K] [下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 李冬琦;高志彬;
【目的】为解决电驱动桥桥壳的轻量化问题，提出一种基于近似模型和组合优化算法的轻量化设计方法，并引入6σ可靠性优化理论，以提升桥壳的稳定性。【方法】首先，通过灵敏度分析，选取对桥壳性能影响较大的结构参数作为设计变量；其次，根据试验设计数据构建了桥壳的径向基函数（Radial Basis Function, RBF）神经网络近似模型，运用第二代非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ, NSGA-Ⅱ）和非线性序列二次规划（Non-Linear Programming by Quadratic Lagrangian, NLPQL）算法相结合的组合算法进行了确定性多目标优化；最后，考虑不确定性因素对桥壳性能的影响，引入6σ可靠性分析理论，基于RBF神经网络近似模型进行了桥壳的可靠性优化设计。【结果】结果表明，优化设计后，在桥壳性能变化不大的情况下，质量减轻6.9%；同时，桥壳各性能的可靠性提高，各参数均达到6σ水平。
2025年10期 v.49;No.346 53-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 许锋炜;张浩;向杨君;张铮铮;吴世海;宫鹏;
【目的】针对水下纯水液压机械手技术成熟度不高及作业范围受限的现状，结合并考虑到其工作环境中狭小空间布置存放及大范围作业等要求，提出一种水下纯水液压机械手连杆驱动机构。【方法】所提机构采用水液压直线缸驱动六连杆机构，对该机构进行了运动学及力学分析；以水液压缸的输出载荷、速度波动以及行程为目标函数，建立了连杆机构的多目标优化模型；基于非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-Ⅱ），对连杆机构尺寸、布置位置等参数进行优化求解，完成了驱动机构的多目标优化设计。【结果】结果表明，经过优化后，各项指标均得到一定改善，有效验证了优化方法的可行性。
2025年10期 v.49;No.346 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K] [下载次数：30 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王新;高巾膨;贾承富;
【目的】针对现有的上肢康复机器人体积庞大、结构复杂、移动不便等问题，设计了一款便携的穿戴式上肢康复机器人。【方法】采用一种新型内外旋结构，降低了所需电动机的输出转矩；基于对上肢解剖结构和运动机制的分析，应用SolidWorks软件建立了穿戴式康复机器人的三维结构模型，并使用Ansys Workbench软件对康复机器人进行了静力学分析；采用改进D-H法，建立了康复机器人运动学模型，并进行了正运动学和逆运动学分析；最后，利用Matlab软件对正逆运动学及机器人可达空间进行仿真，并应用Adams软件对机器人进行运动学仿真。【结果】结果显示，康复机器人运动时的最大应力小于材料的屈服强度，各关节运动过程中角度及角速度变化曲线连续且平滑，验证了康复机器人结构设计的合理性。
2025年10期 v.49;No.346 69-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘之源;姚艳萍;韩刚;
【目的】为设计缆索带式输送机最优参数，减小运行阻力，提出一种新型导轮在索滚动阻力解析模型。【方法】首先，分析滚动阻力产生的机制，考虑聚合材料的弹性滞后特点，定义非线性弹性力和悬链线型影响因子，构建了导轮法向复合回复力计算式；其次，根据黏弹性滚动模型，将导轮与索道接触部分化简为两部分，即接触中心到开始接触点的加载区域和接触中心到接触分离点的卸载区域；最后，分别对加载和卸载区域内的分布压力积分并求和，获得导轮在索滚动阻力矩解析模型。【结果】通过实际项目检验得到，理论计算功率与实际值的相对误差为4.14%；滚动阻力变化趋势符合斜面法聚合物滚动摩擦试验，验证了所提模型的有效性。研究将元启发式算法与回归分析结合，提供了一种可以全局考虑多设计变量影响的方法，有助于缆索带式输送机的最优设计。
2025年10期 v.49;No.346 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1540K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 王化北;徐莉萍;周小磊;郭冰菁;蔡留金;李健;
【目的】针对全断面硬岩掘进机（Tunnel Boring Machines, TBMs）在复杂工况下灵活性不足的问题，研究其大型液驱并联机器人的结构与性能，旨在验证并联机器人在重型装备制造领域的适用性，并为提升TBM的小转弯半径掘进能力提供依据。【方法】首先，进行了并联机器人的运动学分析和动力学分析；其次，根据液驱并联机器人的构型参数，对其进行三维模型搭建；在此基础上，结合并联机构逆向运动学和动力学分析，对并联机构的冗余驱动内力分配方法进行研究并进行动力学仿真分析，以验证其运动特性；再次，对大型并联机构进行有限元分析，验证该机构的强度与刚度，并分析了其结构可行性；最后，对其在掘进机推进系统上的应用进行了验证。【结果】结果表明，大型液驱并联机器人在重型装备中进行力控制和姿态控制时，均体现出良好的运动特性及足够的结构稳定性，能够满足机构性能指标要求；同时，大型液驱并联机器人的应用，增强了TBM应对小转弯半径等复杂工况的能力。
2025年10期 v.49;No.346 85-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 罗宏志;周建星;崔权维;姜宏;房忠;
【目的】针对低速重载滑动轴承因长期工作易出现磨损失效的问题，提出一种耦合多因素的滑动轴承磨损预测算法。【方法】基于接触理论计算轴承接触力分布，综合考虑轴瓦变形、轴颈倾斜及粗糙度等因素对表面流动的影响，应用Archard磨损模型分析了不同周期下的磨损特性及磨损累积情况。【结果】结果表明，轴颈倾斜使轴承膜厚及压力沿轴向不再均匀分布，显著影响滑动轴承润滑特性。随着磨损的发生，最大固体接触压力从500 MPa减小到30 MPa；同时，最大油膜压力有所下降，但油膜承载力提升了50%，承载能力得到增强，但偏心率升高到了0.997。实际工作中，可能恶化轴承润滑状态、加速轴承失效。该模型可以分析不同周期下的磨损特性，为评估轴承运行状态及磨损失效风险提供重要依据。
2025年10期 v.49;No.346 94-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1826K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 黄俊明;张硕;兰常艳;徐敏敏;覃频频;
【目的】针对新能源汽车电驱动桥振动噪声的抑制问题以及基于工程经验进行齿轮修形的局限性，提出一种基于支持向量回归（Support Vector Regression, SVR）的电驱动桥振动响应预测方法。【方法】首先，搭建电驱动桥齿轮传动系统模型，通过齿轮接触斑点仿真与试验验证了模型的有效性；其次，基于SVR建立了齿轮微观修形参数-振动响应预测模型，将电驱动桥齿轮传递误差、最大接触应力和螺旋线载荷分布系数作为优化目标；最后，引入带精英策略的快速非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-Ⅱ），对齿轮的微观修形参数进行寻优。【结果】仿真结果表明，经过修形优化，传递误差降低了49%，最大接触应力降低了4%，载荷分布均匀，振动加速度峰值降低了93%。试验验证表明，在不同工况下，电驱动桥噪声均有所降低，降幅最大约4 dB(A)。研究为新能源汽车电驱动桥齿轮传动系统的减振降噪提供了思路和依据。
2025年10期 v.49;No.346 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1800K] [下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 文世聪;孙俊雨;石复习;
【目的】针对旋转摩擦副在高转速下的油膜空化问题，研究了半球表面织构对空化现象的影响，分析织构边界流场压力与油膜稳定性的关系，以优化润滑性能并减少空化。【方法】结合仿真与试验，分析了表面织构对摩擦润滑特性的影响。首先，建立了多相流模型、湍流模型和空化模型；其次，使用有限元法研究了不同织构率下的空化表现，并进行了空化速度场分析、空化压力场分析和空化质量传递速率分析；最后，搭建了可视化试验平台，使用高速摄像机观察不同转速下有、无织构的对偶片上空化泡发展情况。【结果】仿真和试验结果发现，空化体积分数和织构率并非正相关；空化的发生和溃灭过程极短暂，一旦满足空化条件，在0.015 s内就可产生饱满的空泡；空化区域内气液两相的速度始终保持一致，发现空化发展过程中伴随着气液两相质量传递；验证了空化气体源自于油液的相变，流场中的不平整表面是空化发生的重点诱因；光滑表面不会产生空化，而织构后的摩擦副表面易产生剧烈的空化现象。因此，加工微织构时应优先考虑表面粗糙度及织构分布的位置。
2025年10期 v.49;No.346 113-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 3526K] [下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李衍标;谷树超;段鹏;唐彬;
【目的】齿轮箱在风电机组故障中占比最高，导致风力发电机的停机时间也最长，严重制约着风力发电技术的进一步提高。为了有效应对该问题，针对大型风力发电机组齿轮箱18CrNiMo7-6平行中间级断裂齿轮的失效问题展开了分析。【方法】首先，使用金属元素分析仪、金相显微镜和扫描电镜对断口化学成分及微观形貌进行分析；其次，利用拉伸试验机和冲击试验机对其进行力学性能分析；最后，通过查阅资料等方式对其设计及运行环境进行分析。【结果】试验分析结果表明，齿轮化学成分和金相组织、机械强度、塑性及冲击韧性指标均符合相关标准要求，轮齿失效机制为起源于次表层渗碳层底部的疲劳开裂，疲劳的诱发产生与原材料非金属夹杂偏聚（氧化铝类）有关，非金属夹杂的存在造成轮齿局部微观结构不连续，从而引起应力集中和疲劳源的产生。
2025年10期 v.49;No.346 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K] [下载次数：78 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]