为解决传统柔性机器人承载能力不足的问题,结合颗粒堵塞原理,提出一种正压驱动变刚度弹性轴。分析此弹性轴的变刚度机制,基于变刚度弹性轴样机搭建实验平台,通过实验分析不同因素对弹性轴刚度影响。实验结果表明弹性轴填充钢珠和无填充物对比,弹性轴刚度提升2.1倍;弹性轴环形密闭腔体越大,填充颗粒越多,弹性轴刚度越强;内气囊管径越大,弹性轴刚度越强;在充入气压分别为0、0.3 MPa时,填充经磨砂处理的钢珠弹性轴的刚度提高3倍,填充ABS不规则形状弹性轴的刚度提高4.3倍。

通过变刚度横置板簧悬架模型设计,板簧刚度可实现9倍范围变化,FSAE赛车可实现16种变刚度底盘特性组合;弯道仿真表明,FSAE赛车前后悬架不同刚度组合均可降低整车质心高度,提升稳定性,其中BB刚度组合性能改善最为明显,车身高度降低81.18mm,整车横摆角速度指标提升35.39%,侧向加速度指标提升57.50%;横置板簧与车身及下控制连接处添加衬套后,可有效改善实验初期震荡现象;板簧结构优化后,质量减少24.00%,稳定性指标微幅提升,但仿真过程伴有较小的震荡现象。

设计出一种副车架与横置板簧集成式变刚度推杆悬架,通过ADMAS/Car建立刚柔耦合悬架模型;悬架刚度测试低、高刚度分别为294.52N/mm,952.62N/mm;集成式变刚度悬架性能计算表明C特性下低刚度模式参数变化范围小,高刚度模式下俯仰角加速度最大值性能改善29.09%有效值性能改善31.20%侧倾角加速度最大值性能改善17.50%有效值性能改善22.47%横摆角加速度最大值性能改善-0.96%有效值性能改善-1.63%,性能略微变差针对俯仰角与侧倾角振动幅值过大问题,通过对避震系统优化设计,俯仰角加速度最大值与有效值性能进一步提升30.24%、34.02%;侧倾角加速度最大值与有效值性能进一步提升22.67%、10.87%;计算安全系数为5.23,符合安全设计要求。

对复杂载荷下变刚度静不定梁建立了一种通用力学模型,得出梁任一截面的弯矩方程.通过对弯矩方程的积分和积分后方程的递推,推导出梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程,并给出工程计算实例.该方程易于采用计算机处理,为复杂载荷下变刚度静不定梁程序化求解提供基础.

根据变刚度原理，吸收橡胶隔振器高阻尼和金属弹簧隔振器高承载力的优点，采用新型材料，设计了一种由特形弹性元件以及弹性阻尼限幅装置组合而成的复合结构振器。该隔振器承受载荷能力大、压缩量小、阻尼大、并且散热快、寿命工、受环境因素影响小，理论分析及试验结果表明，该隔振器可以较好地隔离振动，并且隔振性能稳定。

分析了冲床减振器刚度对冲床设备基础及机身振动的影响,介绍了一种具有硬-软-硬变刚度特性的碟形弹簧减振器的开发与应用,该减振器有4个减振柱,采用C型碟簧,弹簧组合采用多组对合且各组叠合片数逐渐增加,与同类减振器相比,该减振器能量吸收率高,振动缓冲效果好,既能有效降低冲床设备基础的振动,也能限制机身振动幅度的增大,该减振器成本低廉且使用方便可靠。

通过推导两片变刚度全啮合钢板弹簧质量、应力和偏频的计算方程,拟合出两片变刚度板簧的全啮合接触过程。然后利用近似模型方法和多目标粒子群优化算法对某牵引车两片变刚度全啮合钢板弹簧进行优化设计。在满足板簧强度刚度的基础上,采用拉丁超立方方法进行试验设计,基于二次多项式函数建立近似模型,利用多目标粒子群优化算法进行全局寻优设计,最后通过仿真和有限元分析对优化模型进行验证。优化后悬架性能有较大改善。结果表明,该方法对汽车尤其是重卡牵引车少片变刚度全啮合钢板弹簧优化设计具有一定的指导意义。

外骨骼助行机器人属于科技前沿的热点,具有巨大的应用前景。对外骨骼助行机器人变刚度驱动的国内外研究进展进行了综述,主要介绍了弹性元件的变刚度驱动、杠杆结构的变刚度驱动以及挠性的变刚度驱动,阐明了目前外骨骼助行机器人变刚度驱动的发展瓶颈,展望了外骨骼助行机器人变刚度驱动的未来发展方向。

为了解决船舰等工程领域高精仪器的减振问题，提出了具有弹性阻尼和变刚度特性的并联减振系统，实现了减振系统刚度的有效调节和控制。通过系统运动学和动力学分析，结合气动肌肉数学模型，建立了并联减振系统的数学模型；利用Adams软件进行仿真，分析了脉冲激励下刚度等系统特性参数对并联减振系统的影响；搭建了实验平台，进行了实验数据与仿真数据的对比分析，证明了减振系统数学模型的正确性和变刚度减振原理的可行性，也为主动变刚度减振技术研究奠定了基础。

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明：基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.