针对光刻机媒质远传温控系统的大惯性、多重时滞和多重扰动特征，提出了双输入双输出多模态非线性PI控制算法来提高温控过程的收敛速度和稳态精度。算法将温控系统从启动到稳定划分为5个控制模态，下层采用非线性PI算法实现精确控制，上层利用智能决策实现多模态的选择和切换。该算法已被成功运用于光刻机投影物镜温度控制系统中，实现了投影物镜温度控制的快速收敛，使光刻机在±0.006℃范围内稳定工作，对比实验进一步显示该算法具有较强的鲁棒性和自适应性。
针对复杂工程多目标优化中求解精度受近似模型精度影响大的问题，提出了一种基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法。该方法在每一个优化迭代步中首先采用拉丁超立方实验设计方法获得样本点，并基于这些样本点建立各目标和约束的二阶响应面模型，接着用所建立的响应面模型代替真实模型进行多目标优化，优化算法采用微型多目标遗传算法，然后通过信赖域模型管理方法来管理近似模型。该方法大大降低了近似模型对求解精度的影响。该方法在车身薄壁构件的耐撞性优化中的应用验证了其解决复杂工程多目标优化问题的能力。
设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上，先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型，利用坐标矩阵变换（D-H矩阵变换）的方法，推导出一般支链静刚度矩阵求解的理论过程，进而求得该支链端部的静刚度矩阵。最后，通过理论计算一简单模型，并用ANSYS对理论计算结果进行模拟。模拟结果显示，理论计算的静刚度矩阵与模拟结果很相近，说明一般支链静刚度矩阵理论推导过程具有一定的准确性。
对机床固定结合面进行了研究，建立了机床固定结合部单元。在有限元软件PATRAN平台上，用PATRAN的二次开发工具PCL语言开发了机床结构快速动力学建模系统，利用DMIG数据卡片将实验数据输入到有限元软件PATRAN中，实现了有限元理论模型和实验模型的结合,提高了机床有限元建模的效率和精度。
针对轴向放置的轴向磁化双环永磁轴承径向磁力偏小以及磁力数值计算复杂等问题，设计了能充分利用磁能、具有更大径向磁力的轴向放置的轴向磁化多环永磁轴承。分析了磁环气隙磁导，结合稀土永磁材料特性、磁通连续原理和线性叠加原理，用虚位移法得到了该永磁轴承径向磁力解析模型。经由三坐标立式铣床和三轴测力仪改装的实验台测试验证，模型计算值和实验值基本吻合。
建立了小径向切深下高速铣削系统动力学模型。该模型考虑了再生效应、刀具-工件接触分离效应和进给量等因素的影响。针对建立的周期时滞微分方程，运用周期系统的线性化理论和半离散估计技术，将无限维特征值稳定性判定问题转化为有限维Floquet变换矩阵特征乘子稳定性判定问题，判定系统的稳定性，获得系统的稳定性极限图。研究结果显示，在小径向切深情况下，由于进给量的影响，铣削系统稳定性有显著的下降趋势，但不同进给量对系统稳定性的影响不大。
为判别线抽样可靠性灵敏度分析的收敛性，推导了线抽样可靠性灵敏度估计量的方差和变异系数的计算公式，近似计算了线抽样可靠性灵敏度在给定置信度下的置信区间。通过算例比较了线抽样可靠性灵敏度与Monte-Carlo可靠性灵敏度估计值的方差和变异系数。计算结果表明：线抽样可靠性灵敏度分析方法是一种高效率、高精度的方法。
焊头是IC芯片粘片机重要的机械执行部件，提出一种采用并联机构的焊头结构，讨论了其结构原理并对其结构尺寸进行了优化。并联焊头结构的两个驱动电机均装配在机架上，不随焊头移动，执行机构重量轻；焊头由杆件呈三角状支撑，结构刚度大；通过两个电动机的联动控制，焊头能够完成吸拾芯片、传送芯片和粘焊芯片的功能。
采用改进的Krasnosel’skii-Pokrovkii(KP)模型对所设计的超磁致微位移驱动器建立了与频率无关的迟滞模型，并提出了对实际系统的KP迟滞模型密度函数进行离散辨识的方法。为了降低迟滞特性对驱动器工作的影响，对KP迟滞模型构造了补偿算子。在此基础上提出了滑模变结构控制方案，由Lyapunov稳定性理论推导出此滑模变结构控制方案的自适应控制方法。通过仿真与实验验证了所提出的机电系统模型的准确性和控制规律的有效性。
通过试验对铁基SMA（shape memory alloy）螺母防松摩擦力矩的三个来源和静态防松性能分别进行了测定，从试验的角度证明了这种螺母的防松性能。随恢复处理温度的升高，铁基SMA螺母的防松效果越好；当恢复温度为500℃时，径向恢复摩擦力矩对总的摩擦力矩的贡献达到33.66%，总的防松摩擦力矩则比普通螺母提高了80.37%，与理论分析的结果基本相近，可见这种新型螺母具有很好的防松性能。研究结果还表明：在常温下，铁基SMA螺母与普通螺母的预紧力矩与防松摩擦力矩均基本符合理论上的0.8倍关系。
提出一种小波相关特征尺度熵WCFSE的预测特征信息提取方法。将小波相关滤波法与Shannon信息熵理论相结合，给出了沿尺度分布的WCFSE的定义及其计算方法。WCFSE定量表征不同尺度的能量分布，各尺度能量分布的均匀性反映设备运行状态的差别，选取最能反映故障特征的WCFSE作为特征参数来判断设备运行状态。正常和几种故障程度不同的滚动体运行状态的识别结果验证了该方法的有效性和实用性。
基于有限元理论建立了DN200型金属波纹管的仿真模型。通过计算获得了波纹管的模态等固有特性参数。在单点激励的载荷作用下，计算了两种波纹管在时域和频域内的瞬态动力学响应。对DN200金属波纹管进行了振动特性试验，测量了波纹管的固有模态、机械阻抗等各项动态特性参数。试验的机械阻抗参数符合挠性元件机械阻抗的变化规律。试验数据验证了仿真计算的可靠性和准确性。
从沥青混合料物料在输送过程中的力学特性和翻滚机理出发，对传统螺旋分料器半埋高速施工产生离析的原因进行了分析。提出了变径螺旋分料器满埋低速施工的新工艺,并从路面密实度、温度离析等方面对其实际应用进行了检测,证明使用这种新型的螺旋分料器进行满埋低速施工的新工艺是可行的。
对具有急回特性、可应用于插齿机主运动的双曲柄滑块六杆机构进行了优化研究，使其在工作行程内速度均匀，缩短了工作空行程，提高了回程速度，可以大大改善插齿机主运动性能，提高插削效率和插齿齿面质量。
通过陶瓷刀具高速切削镍基高温合金试验，计算了不同速度下切屑毛边对刀具前刀面和切削刃的冲击频率，分析了切屑毛边对沟槽磨损形成的影响；设计了去毛刺试验台，对比分析了去毛刺切削和常规切削时待加工表面切削毛刺尺寸和刀具沟槽磨损的大小。通过扫描电镜和能谱分析，对刀具沟槽磨损部位进行了观测与分析。试验结果表明，侧向切削毛刺和锯齿状切屑毛边是造成沟槽磨损的根本原因，黏结是加速沟槽磨损的重要因素。
阐述了盾构推进液压系统工作原理。采用AMESim和MATLAB仿真软件对推进液压系统同步协调控制进行了仿真分析，同时采用PLC编译了主从式同步PID控制程序，并在盾构模拟试验台上进行了同步推进试验研究，比较了两种不同负载下的同步试验情况。仿真和试验结果表明：采用主从式同步PID控制策略能够达到很好的同步效果，同步精度可达±3mm，能较好地满足盾构在不同地质情况下同步推进控制的基本要求。
为适应轴对称非球面光学元件面形检测的要求，建立了三种不同的检测路径，并对三种路径进行了评价和对比，阐明其优缺点及适用情况，进而建立了一种高精度数据处理系统。采用Gauss-Newton算法进行非线性最小二乘曲线拟合，分别以单调型和超二次型非球面方程为数学模型验证了该曲线拟合算法的精确性。试验结果表明：该算法的拟合误差在1nm数量级，可用于完成高精度的数据曲线拟合。
针对板料成形模拟过程中的工艺切口问题，提出了网格自适应加密与减密技术的工艺切口算法。算法采用向前推进方式对切边线经过的单元进行网格调整，通过网格映射方法完成新旧单元体系下物理量信息传递。将算法集成到基于动力显式算法的FASTAMP软件中，模拟实际生产的汽车覆盖件成形过程，优化工艺切口时的模具行程、切口的大小、位置和形状等。将工艺切口方案应用于实际拉深成形中，其成形结果不仅验证了数值模拟结果的准确性，同时也证明了工艺切口算法的实用性。
研究了离子束加工系统的后置算法和误差补偿等问题。基于DH矩阵法，建立了系统的运动学方程，分析了工艺中离子源和工件的安装误差以及离子源相对于工件的六项对刀误差对加工定位的影响，建立了误差模型。在求解运动学方程时引入纠补矩阵，以消除离子源确定性的安装偏差对切平面定位误差的显著影响。补偿后的误差分析表明：切平面误差模型对对刀和安装精度提出要求后，靶距误差和入射角度误差同时也受到了限制，对加工的影响可以忽略不计。
提出了基于速度约束的机器人控制策略，该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度，计算出控制量，实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真，结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。
对内表面含有半埋藏半椭圆裂纹的Cr12冷冲凹模进行了电磁热止裂研究。采用数值分析的方法，对放电瞬间的耦合场进行了分析，给出了半埋藏半椭圆裂纹尖端附近温度场的分布状态；通过ZL-2型放电装置实现了半椭圆裂纹切片试样的止裂实验研究。研究结果表明：脉冲电流放电瞬间，围绕裂纹尖端的金属熔化，钝化了裂尖，得到了超细化的金属组织，提高了裂纹尖端的机械性能，阻止了干线裂纹源的开裂趋势，达到了止裂的目的。在数值模拟研究过程中采用热-电耦合的分析方法，综合考虑了材料非线性、状态变化非线性和几何非线性，数值模拟结果与实验结果比较相符。
以超声键合换能系统为研究对象，分析了其俯仰振动对超声键合质量的影响。实验通过激光多普勒测速仪测得换能系统俯仰方向振动的前三阶固有频率，以及安装劈刀前后的前三阶固有频率。由实验结果的分析可知，实测换能系统的前三阶固有频率之比，与悬臂梁简化系统的前三阶固有频率之比大致吻合，表明换能系统俯仰振动的能量主要集中在第一阶固有频率处，劈刀的存在增加了换能系统主要能量集中点的耗散。
在通用涡旋型线及其共轭型线研究中，利用平面曲线切向角为参数的曲率半径固有方程及其曲线微分关系得出基于泛函的通用涡旋型线方程，研究了涡旋型线节线及其控制方程，通过涡旋型线控制方程推导得到动静涡旋盘共轭涡旋型线。通过实例推导出动静涡旋盘涡旋型线的共轭型线，研究得出涡旋型线控制方程是生成涡旋压缩机涡旋型线的必要条件而非充分条件，并证明了通用涡旋型线控制方程的必要性。
为进一步研究液黏调速器摩擦副油膜流场的动力学特性，研制了一台用于模拟摩擦副油膜流场的实验装置,并设计了相应的实验数据采集系统和油膜厚度闭环控制系统。该装置采用液压系统、变频电机以及旋转液压缸机构，使得主动摩擦片转速和油膜厚度均可调，从而可以对不同转速和油膜厚度条件下的流场进行实验研究。采用该实验装置模拟了一定条件下的油膜流场，并采集了该流场中若干点的压力和温度数据。
提出了搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,以模拟AL6061-T6铝合金焊接构件在焊接过程中的温度场和材料变形情况,试验结果证明了该模型的有效性。计算结果显示，在焊接过程中,材料的最高温度低于熔点。在工件底面搅拌头后方存在一个低塑性应变区域，这是由搅拌摩擦焊接材料的特有流动形式所决定的。在工件上表面塑性应变的分布与试验中观测到焊接构件表面的环状纹理相似。
研究了水轮机主轴主要用钢20SiMn的动态再结晶行为和模型，通过高温热力学模拟实验得到了20SiMn钢在大型锻造件生产条件下的流动应力曲线，研究了20SiMn钢满足动态再结晶细化晶粒要求的合理锻造工艺区间。通过对实验数据进行拟合回归分析，建立了20SiMn钢的动态再结晶模型，并提出了基于金属材料流动应力曲线的动态再结晶体积比例测量方法。对比实验结果表明，所建立的模型和实验实测结果吻合较好，验证了所建立模型和提出方法的正确性。
在聚合物黏弹性理论和注塑蠕变实验的基础上，结合注塑成形的工艺特点，构建了注塑制品内应力计算的四元件串联力学模型，推导了相应的本构方程，提出了聚合物材料参数弹性模量和黏壶黏度系数的计算公式。为了验证模型的可靠性，利用该模型对聚合物平板注塑制件的内应力进行了模拟计算并与相关文献的实验结果进行比较。计算结果表明：模型对注塑内应力发展的表征可以用固体高聚物的结构和力学性能的相关研究进行解释，结果真实可靠。
应用MADYMO模型进行虚拟试验或数值仿真是乘员约束系统开发流程中重要的方式。为得到可靠的计算结果，必需遵循规范的验证流程。详细介绍了MADYMO正面碰撞约束系统的建立和试验验证的流程。基于验证模型，进行了试验设计、参数灵敏度分析、响应面模型分析以及优化设计。优化设计结果使乘员受重伤的概率下降4.2%。在实际的工程应用中，利用MADYMO模拟可有效匹配约束系统的设计参数，达到稳健可靠的乘员保护效果。
综合机械结构设计制作及汽车内饰布置、人机工程、CAD等方面的理论和技术，设计构建了一个汽车人机界面基础实验台，可用于汽车人机工程学的相关实验和研究工作。该实验台由真实的座椅、转向盘、仪表板、显示和操纵装置及虚拟道路显示等部分构成，具有多工位参数、可调节变换的特点，利用所构建的汽车驾驶室人机工程性能评价体系，可通过真实的人机交互及虚拟道路模拟进行相关实验。
