建立了南极科考机器人双推杆肢腿机构运动学方程,分析了一级推杆独立驱动、二级推杆独立驱动、双推杆同步驱动三种典型运动工况时,上肢腿和下肢腿相对于X轴方向角度变化规律,下肢腿末端运动轨迹、速度和加速度运动特性曲线,对比数值模拟和试验结果表明上肢腿和下肢腿相对于X轴方向角度呈先减小后增大的变化规律,其相关系数在0.95以上,平均相对误差在16.69%以内;下肢腿末端运动轨迹是连续二次函数曲线,其在X轴方向最大平均相对误差远小于Y轴方向;下肢腿末端速度的相关系数在0.90以上,平均相对误差在19.35%以内,且下肢腿在一级推杆驱动时末端速度为匀速运动,在二级推杆驱动时为变速运动,下肢腿末端加速度在推杆开始伸长和结束收缩时出现峰值,在其他时间段内趋于0值。

针对南极科考平台肢腿部件在强风极端工况行驶时存在难以同时满足高抗变形能力、低功耗水平的设计难题,分析极端工况时肢腿部件考虑风阻的复杂载荷特性,提出一种基于合作博弈的肢腿部件多目标优化设计方法,将肢腿最小变形、行驶最小功耗多目标优化问题转换为博弈问题,确定肢腿部件结构特征参数作为优化变量并构建博弈策略空间;通过建立合作博弈理论与粒子群算法相融合的博弈-粒子群方法寻求最优解,与粒子群算法相比,该方法不仅所需时间短,而且优化后的肢腿部件结构单位功耗内抗变形能力提升了1.3倍,并通过有限元方法验证优化后结构设计的安全性。

构建基于加速踏板开度及其变化率、驾驶员意图、行驶车速以及SOC值等条件作用的行驶驱动系统、作业装置动力系统模糊控制模型,将清扫效率和整车能耗作为博弈双方,以满足清扫效率不低于90%和能耗最低为目标,采用鸟群-博弈多目标联合优化方法对其优化,并于NSGA-Ⅱ优化方法对比分析并求解电动清扫车多目标博弈优化模型满足目标的全局最优解,将行驶车速、盘刷转速和风机风量作为优化变量,确定电动清扫车多电机动力系统的参数匹配均衡和优化控制策略。结果表明,这两种优化方法都能提高整车节能性水平,其中,在道路垃圾量为中等水平且清扫车处于减速工况、道路垃圾量为较低水平时,鸟群-博弈多目标联合优化方法相比NSGA-Ⅱ优化方法对提高电动清扫车SOC值效果明显。

基于计算流体动力学对液力变矩器内流场进行了分析，利用多流动区域耦合算法中滑动网格法实现叶轮间流动参数的传递，建立液力变矩器涡轮、泵轮、流道模型实现了液力变矩器湍流流动的瞬态计算。对流场数据分析，核定出了气化高发部位，通过采用多相流模型植入流场一个气泡，数值研究了液力变矩器内气泡破碎机理和破裂高发区域。根据数值模拟和理论推定的气泡核化区、破碎区的气泡动力学行为特征可为液力变矩器的设计和改进工作提供参考意义。