以新型装配式建筑墙板安装机为研究对象,分析了机构构型及具体实施方式,建立了动臂起落机构运动学、动力学数学模型,求解了油缸最大负载与尺度参数的函数关系;以动臂起落机构各构件尺度参数为设计变量,以动臂抬升过程中动臂油缸最大负载最小为目标函数,以整机布局、机构奇异性、几何约束等为约束条件,建立了动臂起落机构尺度优化模型;基于复合形法并通过Matlab软件进行迭代计算,得到了动臂起落支链各构件最优尺度参数,使得动臂起落油缸最大负载降低了11%左右,有效提升了机构的动态性能;基于Creo软件分别建立了优化前、后装配式建筑墙板安装机虚拟样机,并进行动力学仿真分析,验证了尺度优化模型的正确性。研究为装配式建筑墙板安装机性能提升提供了依据。

针对现今装配式建筑预制墙板的安装问题,设计了一种新型墙板立板机,通过动臂翻转机构实现末端抓取装置俯仰位姿调节,进而实现预制墙板定位安装作业。其中,动臂翻转机构属于液动连杆机构,通过力学仿真分析发现,动臂起落机构属于主要承力机构,驱动油缸负载最大。为此,针对动臂起落机构建立尺度优化模型,以驱动油缸的最大负载最小为目标函数,基于复合形法优化算法求得动臂翻转机构最优尺度参数,优化后驱动油缸最大负载降低36%左右,驱动油缸性能显著提升;通过Creo软件建立虚拟样机,进行了刚体动力学仿真分析,验证了机构尺度优化模型的可行性;最后,进行样机研制及其施工试验,动臂翻转机构工作性能符合设计要求。

求解结构极限载荷的主要困难在于如何处理好计算精度和计算效率的统一。利用Galerkin边界元方法的应力精度高的优势，基于极限分析的下限定理建立了结构极限分析的计算格式。同时利用Galerkin边界元弹塑性增量计算中同一增量步上不同迭代步的应力差作为基矢量构造了自平衡应力场，将结构极限分析归结为非线性规划问题，并通过复合形法直接进行求解，得到了二维结构在比例载荷作用下的下限乘子。数值计算结果表明，该文所用方法的计算精度和计算效率都是令人满意的。

欠驱动是指驱动数目小于机构自由度数的运动,利用欠驱动原理能够减少机构的驱动数从而降低机构复杂性。设计了一种欠驱动机器人末端夹持器,利用复合形法对其尺寸进行了优化设计,确定了合适的杆长比。通过ADAMS仿真出接触力变化曲线。为减小机构质量,样机采用3D打印并装配,运用NI数据采集卡及LabVIEW软件搭建接触力测量系统平台,进行抓取实验并测量接触力变化。实验证明,所设计的末端夹持器能平稳地实现抓取功能,且能够满足强度和硬度要求。

鲁棒性是指当系统中的不确定性IS素发生微小变化时，系统性能的改变程度，而齿轮传动系统在加工装配过程中存在诸多误差，为了提高齿轮传动系统在不确定误差存在的情况下的鲁棒性，提出了齿轮箱的鲁棒优化设计方法。优化设计方法主要包含3个步骤：（1）系统模拟，即建立齿轮箱的动力学模型，从而计算齿轮箱的动态性能，并通过蒙特卡罗模拟的方式计算在不确定因素影响下的齿轮箱的鲁棒性能；（2）构造目标函数，采用目标规划法将多个动态性能、鲁棒性能和质量统一为一个目标函数；（3）目标优化，通过复合形法在约束条件下优化目标函数得到最优解。最后以平行直齿轮的鲁棒优化设计为例说明了提出的鲁棒优化方法，从优化结果的性能可知，鲁棒优化方法相对于传统优化方法能够明显提高齿轮传动系统动态性能的鲁棒性。

针对汽车覆盖件液压机的特点设计基于比例插装阀的多缸变压边力液压控制系统;基于Simulink建立系统简化模型确定影响其性能的插装阀的4个主要可调参数即插装阀阻尼孔直径d长度l控制腔弹簧刚度K和预紧力Fs;采用复合形法进行参数组合优化仿真分析并在12500kN汽车覆盖件液压机样机上进行实际测试。结果表明系统动态响应性能得到明显改善。