基于新型正交布置的3RRR球面并联机构，设计了一种机器人肩关节，介绍其结构布局特点，由几何关系推导了该肩关节的位置反解方程和雅可比矩阵，在给定约束条件下，绘制了肩关节的工作空间，定义了该种肩关节的灵巧度评价指标，并绘制了灵巧度评价指标在工作空间上的分布图。该肩关节具有结构紧凑、解耦性好、加工及装配性好等特点，是一种较理想的人形机器人肩关节。
提出一种新的基于并联机构的摄像机线性标定方法。首先推导出考虑一阶径向畸变针孔摄像机模型的完整表达式；然后巧妙利用六自由度并联机器人机构动平台作为二维平面模板的载体，构造虚拟三维靶标；最后，在确定一阶径向畸变系数和主点坐标的基础上，利用推导出的一阶径向畸变针孔模型表达式并结合虚拟三维靶标信息一次性线性求解摄像机其他内外参数。该方法可保证摄像机在固定之后进行现场标定，使摄像机的标定状态和工作状态完全一致，便于视觉并联机器人相关问题的研究。仿真和真实实验结果表明，该方法简单快捷，不仅避免了三维靶标的制作问题，而且避免了非线性优化的不稳定性，能满足实际需要。
提出了三角网格表面数控加工圆弧样条刀轨生成方法。通过一组变行距的截平面和三角网格表面的等距面求交，计算无干涉直线刀轨的刀位点；将刀位点分为三种类型，采用分段拟合的最小二乘法进行拟合，在拟合过程中去除不同类型的多余的刀位点；将刀轨偏差映射为刀位点的拟合偏差，对刀位点处的拟合精度进行修正；对得到的直线-圆弧刀轨进行过渡处理，生成了G1连续的、高精度圆弧样条刀轨。实例表明了上述方法的有效性。
根据磁流变液在梯度磁场作用下发生剧变的特点，以流体动力学理论为基础，对Preston方程、Reynolds方程及其边界条件进行扩充，建立了在二维方向上的磁流变光整加工的压力模型和材料去除数学模型，并对该模型进行仿真分析。最后进行磁流变光整加工的基础实验，分析了不同的工件压入量和材料类型对材料去除率的影响，通过将实验结果与材料去除模型的仿真结果进行比较，以验证该模型的合理性。
用混沌理论中的相空间重构、关联维数和最大李雅普诺夫指数等理论与方法，对观测到的数控工作台的动态时间序列信号进行分析，求出其功率谱、相平面轨迹、关联维数和最大李雅普诺夫指数等特征量，多方位揭示数控工作台的混沌特征，断定数控工作台是一个非线性动力学系统，为数控机床动态系统辨识提供依据。
基于机构机械效率与瞬心之间的关系，提出了机构处于死点位置时机构瞬心需满足的充要几何条件，避免了处理复杂代数方程，并且在处理多杆机构时优越性更加明显；基于瞬心法分析了五种六杆机构死点位置发生时的几何配置条件，为研究机构综合中多杆机构曲柄存在的难点问题提供了有效的方法。
针对防锈铝合金LF21材料，采用4mm整体硬质合金立铣刀，在主轴转速为8～40kr/min、每齿进给量为 0.03～0.07mm、背吃刀量为0.5～2.5mm范围内进行单因素和多因素的高速铣削加工试验，研究了切削参数的变化对铣削力的影响规律和原因。应用相关系数确定了切削参数对各切削分力的影响程度，指出了精密加工薄壁、超薄腹板等弱刚度特征结构时切削参数选择的一般原则。
利用CO2连续激光对厚度为150μm的硼硅酸盐玻璃薄片进行了反向弯曲试验，得到了适合反向弯曲的激光加工工艺参数。研究了激光扫描次数及玻璃样品宽度对反向弯曲效果的影响，并就相关试验现象结合正向弯曲成形进行了比较分析。综合考虑实现反向弯曲成形的工艺参数及试验结果，初步确定激光加工玻璃薄片实现反向弯曲的机理为翘曲机理。反向弯曲技术进一步增加了激光弯曲成形的柔性化，为复杂零件的加工提供了新的解决途径。
研发了新型圆柱坐标式五坐标联动轮毂曲面CNC机械抛光专用机床，该机床能实现三个气动或电动抛光轮同步抛光轮毂表面。机床采用双层立式的主体机械结构。抛光轮运动轨迹数据源于轮毂CAD/CAM模型。机床控制系统采用抛光轮位姿和抛光力混合控制策略。实验结果表明，轮毂CNC机械抛光后表面粗糙度与手工抛光的表面粗糙度相当，但抛光效率高10倍以上。
根据定速式摩擦试验机国家试验标准GB5763-98,设计了适合研究微型汽车摩擦材料摩擦性能的小样试验，进行不同环境温度、不同滑动速度和定载荷的摩擦试验，并通过扫描电子显微镜(SEM)的分析手段，研究了摩擦过程中摩擦面温度对微车离合器摩擦材料摩擦因数的影响，结合样件的摩擦面形貌分析了产生影响的机理，得出微车离合器摩擦材料摩擦因数先增大后减小的变化规律，并从摩擦材料摩擦因数角度解释了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要故障产生的原因。
为适应大型构件连续升降的施工要求，消除因频繁启停产生的附加惯性载荷和冲击，用运动学观点对连续式液压提升器连续升降的运动机理进行了研究，对影响提升效率的重要参数——速度差和负载转换行程进行最优求解。建立了连续升降控制系统的数学模型，通过MATLAB仿真和连续升降台架试验，证实了连续式液压提升器能实现连续和同步升降。
针对步行式挖掘机纵向爬坡时的稳定性问题，建立了包含底盘机构和作业装置多自由度系统的步行式挖掘机的静力学模型,考虑了爬坡过程中作业装置运动时的附加惯性力矩，构造了步行式挖掘机纵向爬坡时的多目标优化分析模型，并利用效用函数法对其求解，对纵向步行时的最大爬坡度、底盘和作业装置的状态参数进行了优化分析，结果表明，该方法具有简单、可靠的特点，多目标优化兼顾了作业装置爬坡过程中的附加惯性力矩，使得优化结果更具有一定的应用价值，可为确定步行式挖掘机的性能参数和安全控制提供理论依据。
针对采用电磁铁为电-机械转换器的传统电-气脉宽调制(PWM)比例阀存在响应速度慢、稳态精度差等缺点，提出了一种以压电叠堆结合弹性铰链位移放大机构为电-机械转换器的新型压电式PWM比例压力阀的总体结构方案，并建立其数学模型；研制了试验样机并进行了相关的试验研究，分析了PWM载波频率、比例控制系数和流量负载对阀性能的影响；采用比例P控制+压力反馈+PWM的复合控制方法有效提高了阀压力稳态精度。试验表明，该阀具有响应速度快和稳态精度高等特点，具有良好的工业应用前景。
在考虑加工精度、机床加减速能力和加速度变化连续性的基础上，设计了一种基于滤波技术的NURBS曲线插补算法。该插补算法不仅能够根据曲线形状自适应地调整加工速度，而且通过引入滤波技术实现了整个插补过程中的加速度连续，从而减小了机床振动，提高了加工精度和加工效率。最后对所设计的插补算法进行了实例验证，验证结果表明该插补算法可以实现NURBS曲线的高速、高精和高效加工。
针对数控机床直线进给伺服系统，提出模糊滑模控制（FSMC）型迭代学习伺服控制器，实现参考位置的跟踪控制。在给出直线进给伺服结构及电机扰动数学模型的基础上，详细分析了迭代学习伺服控制器的结构及学习控制律。根据滑模到达条件，确定等效控制增益、开关控制增益及模糊控制增益的取值范围。实验结果表明,该方法具有迭代学习与滑模控制两者的优点，能够保证系统具有很好的位置跟踪能力及鲁棒性能。
提出一种基于叠层型压电陶瓷的新型压电直线电机，该电机工作在非共振状态，采用双驱动足设计，在四路相位差90°的正弦波信号激励下，两驱动足分别产生椭圆运动推动直线导轨做直线运动。与共振型压电直线电机相比，该电机具有工作频率可调，工作状态受外界影响小的优点。实验表明，在一定频率范围内，电机运行速度与驱动信号频率成正比。电机最大输出推力为4.1N，最大运行速度为3.7mm/s。
针对锥辊辗轧成形工艺参数调整难的问题，建立辗轧工艺参数优化的数学模型，运用惩罚函数法把多约束的目标函数转化为无约束的目标函数，进而建立适用于遗传算法（GA）的适应度函数，对辗轧工艺参数进行优化。最后分别给出了标准遗传算法（canonical genetic algorithms,CGA)优化和遗传算法结合内点惩罚优化过程中各个目标函数的变化曲线，得到了最佳工艺参数，并通过实验把轧出的叶片与标准叶片进行比较。实验证明，该方法对辗轧参数的优化是切实可行的，对工厂的实际生产具有指导作用。
在分析现有轴承故障诊断技术的基础上，基于盲均衡理论提出了一种独特的直接提取轴承故障冲击特征的故障诊断方法。首先根据盲均衡理论建立了轴承冲击信号处理的盲均衡模型和算法；然后基于时间序列分解对盲均衡模型和算法进行改进和加强，提出了算法中固有的幅值和相位缺陷的修正方法；最后给出了两个冲击实验和两个实际数据应用实例。研究结果表明,该方法能够有效地诊断轴承冲击性故障。
基于腹足动物运动原理，提出一种能有效抗击血管内脉动血流冲击的新型血管内介入机器人。结合健康成人近心脏主动脉环境的相关数据，建立主动脉环境简化数学模型，分析主动脉血管内血流速度的关键影响因素，并据此计算机器人在模拟动脉环境中运行时所受的液体冲击力变化范围以及平稳运行所需的摩擦力,为机器人运动控制提供依据。
在线调频小波路径追踪算法和稀疏信号分解的基础上，提出了一种基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法，并将其应用于齿轮故障振动信号的分解。该方法采用多尺度的线调频基元函数对信号进行投影分解，由于基函数库的多尺度特性，使得该方法非常适用于分解频率呈曲线变化的非平稳信号。当齿轮发生故障时，其振动信号通常为随转速波动的多分量调幅-调频信号，采用该方法能准确获得非平稳转速下齿轮啮合频率和调制频率随时间变化的情况，进而对其状态和故障特征进行识别，仿真算例和应用实例证明了该方法的有效性。
建立了含有齿隙和传动轴柔性信息的伺服系统模型，得到了含有齿隙的伺服系统谐振和反谐振频率计算公式。以一个两级伺服系统为案例，研究了齿隙和减速比分配对伺服系统开环频率特性的影响，得到了一些可以指导工程中伺服系统控制器设计的结论。
将线锯加工中磨粒的切削作用过程近似为受法向力与切向力作用的压头移动过程，基于压痕断裂力学理论，综合考虑磨粒下方弹性应力场与残余应力场对中位裂纹扩展的影响，给出了中位裂纹扩展长度的计算公式。将中位裂纹扩展层深度视为亚表层损伤层厚度dSSD，将磨粒下方横向裂纹产生深度视为锯切后表面的表面粗糙度值Rz，从而建立了亚表层损伤层厚度与表面粗糙度值之间的理论模型，用于预测损伤层厚度；使用扫描电子显微镜(SEM)，采用截面显微法对硅片的亚表层裂纹层厚度进行了实验检测。结果表明，实验检测结果与理论预测结果较为接近，采用该理论模型能够快速、简便和准确地预测亚表面损伤层厚度。
通过在双目立体测量系统中引入辅助标记点的方法来实现多视角深度图的配准，配准算法包括两部分：初配准和全局优化配准。提出一种递增式初配准算法，将多次测量结果逐次配准到同一坐标系中,然后对初配准结果进行全局优化。对基于奇异值分解的全局配准迭代算法进行改进:一是对重建误差较大的标记点进行自动加权，可有效降低全局配准误差;二是对全局配准的迭代顺序进行规划，在一些情形下可减少迭代收敛的次数。对多个实际模型的测量实验验证了算法的有效性。
针对近似模型在非线性优化技术中应用的技术瓶颈，对基于设计变量的空间映射方法进行了修正，提出了基于响应函数的近似模型构造方法。结合先进的智能布点技术，构建了针对大规模非线性优化问题的求解体系。为了验证算法的性能，将该方法应用于薄板冲压成形体系中的拉延筋设计，得到了令人满意的结果。
根据电动汽车轮毂电动机驱动实际，提出一种基于滑模变结构的系统检测、控制解决方案。以较低的硬件成本改进转矩电流采样方法，提高了转矩检测精度。设计变结构控制器，并进行鲁棒性证明与换相转矩脉动抑制分析。对控制方案进行仿真验证，并在自建的样机上进行实验研究。实验结果表明，该方案可行有效，适用于电动汽车轮毂电机驱动。
分析了双离合器式自动变速器中干式和湿式离合器的特点，着重对影响干式双离合器性能和寿命的因素进行了分析，其中滑摩导致的温升是影响的关键。建立了双离合器式自动变速汽车起步过程传动系统动力学模型，采用双离合器起步控制策略，进行了摩擦副压盘滑摩功仿真计算。利用ANSYS分析软件进行了摩擦副压盘瞬态温度场、重载坡道重复起步时压盘温度变化及压盘热容量对温升影响的仿真分析。
在阐述车辆电动助力转向系统结构与工作原理的基础上，建立其动态数学模型。针对助力电机目标电流输出控制的特点，建立了Sugeno型模糊控制器，同时采用PID闭环反馈控制助力电机实际电流，并由幅频复合滤波对控制信号进行滤波处理，从而进一步提高了控制效果。模拟仿真、硬件在环仿真试验结果表明，该设计方法对控制性能的改善是明显的。
