为确保管道机器人顺利通过弯道,针对两种不同的轮式管道机器人进行分析,阐述两种轮式管道机器人过弯原理。基于传统矩形管道机器人模型,建立多参数“工”形机器人模型,研究管道机器人过弯时结构参数与弯道几何参数的约束关系,为管道机器人的初设计提供理论依据。采用SolidWorks软件建立三维模型,利用ADAMS软件对机器人模型的实际运动过程进行仿真,得到仿真模型在弯管通过性的结果,进而验证理论分析的正确性和结构设计的合理性。研究结果表明,依据模型理论分析提供几何约束关系,设计相应的管道机器人模型均能平稳通过弯道。该研究为管道机器人的结构设计提供理论支持。

针对具有自适应后缘的跨声速翼型,基于代理模型和遗传算法相结合的优化方法,开展考虑自适应后缘结构约束的翼型气动优化设计研究。结果表明,低升力系数下翼面流场没有明显的能量损失,不同设计升力系数得到的自适应后缘翼型阻力相差不大;高升力系数下翼面附近存在激波,翼型阻力主要由激波强度决定。对于以低升力系数为设计点的基本翼型,通过后缘自适应变弯来调整载荷分布,可以降低翼面激波强度,减小翼型阻力;对于以高升力系数为设计点的基本翼型,可以直接通过气动优化来消除翼面激波,使得翼型阻力达到最小。因此对于带有自适应后缘的翼型,为了实现宽升力系数范围内的阻力最小,应首先以高升力系数为设计点完成基本翼型的气动优化设计,然后以低升力系数为设计点完成自适应后缘外形的气动优化设计。

为设计得到一种新型运动分岔并联机构,运用螺旋理论对其结构约束和运动模式进行分析,同时分析了输入选取。首先,研究了一种运动分岔单环闭链的运动特性,具有两种不同的单自由度转动和两自由度瞬时转动;其次,将运动分岔单环闭链与四自由度PPRR（P表示移动副,R表示转动副）串联支链相结合,得到一种具有无约束、存在一个约束力偶和一个约束力矢的3种不同结构约束的混联支链,并得到了混联支链在不同运动模式下的约束螺旋表达式;最后,利用3条相同的混联支链连接定平台和动平台,得到一种新型运动分岔并联机构,并讨论了其输入选取。研究结果表明,该运动分岔并联机构具有3T3R、3T、3R、2T1R和1T2R（T表示移动,R表示转动）共5种不同运动模式。

为使设计的液压集成块具有良好的通流品质，运用计算流体动力学（CFD）方法研究了其流道内部的流动特性．研究结果表明，孔道的布局及连通关系设计对块体性能优劣产生重要影响．在布局上具有相似性的孔道连通结构，应优先选择同面或邻面的布局方式；为提高孔道通流品质，根据工艺孔道结构与流道压降之间的关系，提出满足结构需求前提下缩短工艺孔道长度、增大孔径的优化设计方向，并通过计算低雷诺数局部阻力系数对直角转向的性能品质影响进行直角转向优化设计．从性能角度确立了集成块结构优化设计策略，为液压集成块性能约束与结构约束相结合进行全局性寻优设计奠定了基础．