针对隧道掘进机(TBM)刀盘设计中刀具布置规律优化的问题，分析了TBM刀盘的破岩机理，建立了TBM工作时的刀具受力模型，并提出了如何提高刀盘破岩性能的方案。构建了带复杂约束的多变量非线性目标数学模型，并采用智能算法开发了一种针对刀盘上刀具布置规律的优化程序。针对EPB 6.28m型TBM刀盘上的盘形滚刀建立了破岩仿真有限元分析模型。在滚刀工作时的实际工况条件下进行了岩石压痕试验与线性切槽试验的仿真分析，获得了该盘形滚刀工作时的压力—贯入度关系以及最优刀间距范围,为TBM刀盘和盘形滚刀的参数设计以及刀具布局优化提供了参考。
在以并联机构为主体机构的高频柔性并联振动台中,主体并联机构的运动学性能直接影响和决定振动台的激振性能。利用旋量理论综合出了一种新型三平移3-PPRR空间并联机构，并对其进行了自由度、主动副判定和运动学位置分析,利用MATLAB软件对其理论计算进行了建模仿真计算,通过Pro/E软件和 ADAMS软件联合仿真对并联机构进行了自由度和运动学位置解验证。
采用各向异性弹性理论和电磁理论计算压电石英悬臂梁的弯曲应力和弯曲束缚电荷密度，并利用有限元方法模拟出极化电场分布。理论分析表明，采用分割电极法在压电梁表面合理布置检测电极可测量弯曲效应。对该悬臂梁压电弯曲效应进行了实验验证，实验结果表明电极检测的电荷量与外力成线性关系，理论分析与实验结果基本一致。悬臂梁压电弯曲效应研究将为新型压电谐振器或执行器的开发奠定理论和实验基础。
为了得到最佳的数控车床位置精度检测和评定方法，介绍了数控车床常用的位置精度测量工具和方法，对几种检测方法进行了对比分析，介绍了目前国内外常用的4种评定标准;利用激光干涉仪测量某重型数控车床位置精度值，利用上述4种评定标准对位置精度具体指标——定位精度、重复定位精度、反向差值和系统偏差进行计算，对计算结果进行了分析对比;明确了各种评定方法的具体运用情况，从而为数控车床的生产、验收和使用中的位置精度检测提供指导。
对于高速高精度机床，进给系统机械刚度是影响机床动态特性的重要参数。以采用商用数控系统的机床为研究对象，提出了机械刚度闭环辨识的新方法。针对移动工作台机械系统的二阶系统模型，推导出全闭环条件下的刚度辨识递推公式，通过输入二次位移曲线实现系统的持续有效激励。为验证提出的机械刚度辨识方法的有效性，进行了仿真和实验，结果表明，提出的刚度闭环辨识方法不受数控系统的开放性限制，方法简便、有效，适合生产现场。
基于光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG)传感技术,提出了一种基于永磁结构的FBG非接触机械振动位移测量方法,设计了永磁作用下FBG振动传感器的结构,采用ANSYS有限元软件进行了理论分析和数值仿真,制造了FBG传感器实验装置,进行了静态位移标定和动态测试实验,确定了传感器的线性区间。研究结果表明:该测量方法能满足相关振动检测要求,传感器线性区间内灵敏度为1.14μm, 线性度可达0.996,完全可应用于机械系统结构损伤和运行状态分布式动态监测。
为了在国产数控螺旋锥齿轮加工机床上实现端面弧齿联轴节的加工，对固定式端面弧齿联轴节的加工方法进行了研究。分析了端面弧齿联轴节的切齿原理和切齿方法，根据固定式端面弧齿联轴节的调整计算卡，建立了刀盘半径、刀齿顶宽、切削刃压力角、刀尖圆角半径的计算方法。基于端面弧齿联轴节的切齿原理以及国产数控螺旋锥齿轮加工机床的结构，建立了弧齿联轴节切齿加工机床调整参数的计算方法，给出了相关的计算公式并开发了端面弧齿联轴节设计、加工参数计算软件。在国产H350G型数控螺旋锥齿轮磨齿机上，基于软件计算得到的机床调整参数进行了实际的磨齿加工，通过实际的接触区检测和几何参数检测，验证了切齿加工参数计算方法的正确性。
为了研究剑杆织机空间连杆引纬机构对主轴产生的载荷的变化规律，运用Pro/E软件的机构分析功能，针对不同的空间连杆引纬机构，以主轴为等效构件，分析了引纬机构中各构件的等效转动惯量分布和变化规律，以及引纬机构的等效载荷等。研究结果表明：剑头、剑带、传剑轴的等效转动惯量占整个引纬机构的等效转动惯量的比例极大,而且随着门幅的加宽，所占比例增大;引纬机构的等效载荷主要来自于自身的惯性载荷。降低剑头、剑带及传剑轴的质量和转动惯量是高速织机发展的趋势。
采用树脂结合剂金刚石砂轮对C/SiC复合材料与SiC陶瓷进行了平面磨削加工试验,通过对比两种材料的磨削力及磨削加工表面质量,分析了C/SiC复合材料组织与其磨削加工特性的 关系。研究结果表明,C/SiC复合材料中碳纤维及SiC基体皆以脆性断裂方式实现材料去除;与SiC陶瓷的加工表面(其表面粗糙度值Ra为0.2~0.3μm)相比,C/SiC复合材料磨削时由于碳纤维层状断裂、拔出及其与SiC非同步去除现象导致其加工表面粗糙度值较高, Ra为0.8~1.0μm;C/SiC复合材料磨削力较小，是相同工艺参数下SiC陶瓷材料磨削力的35%~76%。
针对Weibull分布产品小样本定时截尾试验方案下的可靠性评估问题，假设样本结构在截尾时间为使该样本结构出现概率最大的截尾时间区间内的任意一点时产生，应用Monte Carlo模拟方法,发现形状参数矩估计量中值与其真值之比值仅取决于样本结构,而不受分布母体影响，据此提出了中值无偏矩估计法，并给出了2~12样本量的中值无偏系数取值。以偏差和均方根误差为评价指标，通过数值模拟方法，对该方法和矩估计法进行比较后发现，在两项指标上，前者较后者均具有明显优势。通过试验验证了所提出方法的实用性、有效性和优越性。
为了研究叠片联轴器补偿系统在安装或运行过程中产生的角向不对中的能力，基于挠性元件的变形原理，给出了计算叠片联轴器角向刚度的新方法。通过分析关节叠片联轴器和普通叠片联轴器角向变形时的两个极限位置，应用数值解法推导出了两种联轴器的角度变形刚度计算公式，分析了两种联轴器在角向刚度方面存在差异的原因。通过算例证明了该公式的有效性和实用性，研究结果表明，关节叠片联轴器补偿角向不对中的能力远强于普通叠片联轴器。
针对大尺寸长轴的特点,采用二维测头相互补偿的机理,提出了一种基于时域三点法的二维直线度测量方法。使用二维测头对长轴水平和竖直两维方向上的轴线进行直线度测量，既消除了导轨平移误差和竖直偏摆误差，又补偿了测头由于溜板水平偏转而脱离长轴母线时引起的误差。仿真和实验证实了二维直线度测量方法的有效性。
分体开合式旋风刀架是数控重型曲轴铣车复合加工中心的关键部件，切削过程中工件的振动性能与U轴（刀座）精密进给精度是其关键技术指标。通过构建性能测试系统来完成上述两项指标的测试，采用研华USB-4711A数据采集器与KISTLER微型加速度计进行工件振动性能测试，采用PIC16F877 A单片机与HEIDENHAIN光栅长度计进行U轴进给精度测试。采用VC6.0开发测试软件控制数据的采集、传输。最后通过测试试验与数据处理，验证了测试方案与测试系统的正确性与可行性。
在论述特征、事物特征表、特征造型与参数化设计的相互关系的基础上,提出基于通用CAD系统的部件参数化设计思路。提出了基于fx的参数化零件库构建技术,以键为例说明了参数化零件库的构建方法。提出部件装配关系的表达方法,研究基于该方法的自动装配技术,在参数化零件库和自动装配技术的基础上提出了参数化部件库构建方法。最后以某轴系部件的参数化实例说明了该方法的可行性。
针对复线列车调度问题，建立了描述问题解空间的阻塞限制混合流水车间模型，并提出一种混合粒子群优化算法进行求解。该算法以最小化最长完工时间为目标，设计了释放－回推算法来安排列车运行顺序并计算最小化最长完工时间，利用改进的粒子群优化算法解决轨道分配问题并进行全局优化。此外，通过基于迭代邻域的搜索算法来提高种群的局部搜索能力。实验结果表明，所提出的方法能够有效地求解复线列车调度问题。
为解决车辆液力变矩器在实际使用工况下的叶轮强度问题，建立了液力变矩器叶轮强度有限元分析模型。考虑变矩器的使用工况，首先对其进行了与发动机的匹配计算，确定了实际使用中的稳定工作点。在多个稳定工作点上对叶轮施加流体载荷和旋转离心载荷，通过有限元计算得到了叶轮应力分布和变形量随使用工况的变化趋势。将叶轮作为循环对称结构，通过定义循环周期边界连接的数据约束方程，在一个基础循环结构体上完成对整个叶轮强度的分析，为变矩器叶轮强度分析提供了一种有效的方法。
针对单一转速估计方法难以实现全速范围内准确估计转子速度的缺陷，提出一种转速估计复合方法，即在零速及低速运行时，采用脉振高频信号注入法。该方法不依赖于电机模型参数而仅依赖于电机本身的凸极特性，可实现零速及低速时转子速度的准确估计;高速运行时，采用带多重次优渐消因子扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）进行转速估计，利用SMFEKF极强的模型失配鲁棒性和独特的强跟踪能力，有效地提高系统在稳态及突变状态下的跟踪性能。通过设计两种方法的“软切换”，实现低速到高速的平滑切换，并将该复合方法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究。仿真结果表明：该复合方法能在全速范围内实现转子速度与位置的准确估计;在系统状态突变或负载扰动时，误差更小，鲁棒性更强。
为提高单频压电悬臂梁的振动能量采集转换效率，提出一种复合L形压电悬臂梁的宽频拓展技术，通过在单频压电悬臂梁水平结构中增加一个辅助垂直悬臂梁，组成L形压电悬臂梁，通过控制L形压电悬臂梁的结构和材料参数使悬臂梁的2阶模态频率为1阶模态频率的2倍，将1阶、2阶模态频率串联起来形成一个宽频的谐振带。利用拉格朗日方程和模态假设法建立了L形压电悬臂梁的频率方程和振动方程，通过数值仿真分析了L形压电悬臂梁结构和材料参数对其频率特性和振动特性的影响，并确定了系统的最佳结构和材料参数，实例验证了悬臂梁宽频拓展方法的正确性。
使用TiAlN涂层整体圆柱立铣刀，以200～942m/min的铣削速度，对淬硬P20钢进行了高速铣削试验，研究了各种切削速度下的切屑变形。对于淬火硬度为41HRC的P20钢，切削速度为754～942m/min时，形成了带有绝热剪切带的锯齿形切屑;对于淬火硬度为32HRC的P20钢，锯齿形切屑形成的切削速度是848～942m/min;切削速度和工件硬度对切屑变形有着重要的影响。基于切屑纵截面尺寸的微观测量，建立了高速铣削淬硬钢时锯齿形切屑变形的计算模型。结果显示：应变、应变率和锯齿频率随切削速度增大而快速增大，在切削速度为942m/min时，它们分别高达23、107s－1和244kHz。
针对固-液两相软性磨粒流加工中随着磨粒流温度的升高而导致流体黏度下降，进而导致湍动能和动压力分布不均匀的问题，提出一种新型的加工方法，即通过改变流速来补偿温度变化对湍动能和动压力的影响。基于对加工机理的研究，认为湍动能和动压力分别影响加工表面的加工纹理和材料去除率，确定了一种评价湍流形态的标准。对同一速度下不同温度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比，研究了温度对湍动能和动压力大小和分布的影响;对同一温度下不同速度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比，研究了速度对湍动能和动压力大小和分布的影响。通过大量仿真求得了9个不同温度下的最优温度，并作出了温度-速度曲线，为以后的湍流调控和自动控制系统的设计提供参考。实验结果表明，调速后工件表面的加工均匀度有明显的提升。
为了增大交错互通微通道多孔网格板的机械强度，研究了网格板在拉伸、压缩以及弯曲情况下的力学性能，并建立了相应的理论模型，还对网格板在拉伸、压缩以及弯曲情况下的应力分布情况进行了仿真分析。结果表明，无论是拉伸、压缩还是弯曲，在同样受力F作用时网格板上的最大应力都比同等尺寸致密金属板的应力要大，网格板的机械强度相对致密金属板变小，并且网格板机械强度随着微通道宽度、深度的增大而减小;交错互通微通道多孔网格板在仅受力而未有力矩作用的情况下没有出现应力集中现象,在仅受力矩作用的情况下稍微出现应力集中现象,在同时受到力与力矩的双重作用时出现十分明显的应力集中现象;网格板在微通道宽度较小时更易产生应力集中。
利用齐次坐标变换方法从理论上研究了单针扫描式螺纹测量仪的工件定位误差模型，并考虑探针尖头的几何形状，建立了更加精准的曲线方程。以该曲线作为最小二乘拟合曲线，根据数学模型的特点和参数的取值范围，采用改进的单纯形-模拟退火(SMSA)算法，通过对标准件的测量，求解模型参数，补偿对应误差，减小了简单直线拟合的模型误差。基于该方法，在自主研发的测针式螺纹测量仪上进行了实验验证，结果表明，所述模型更符合实际情况，能够有效地减小工件定位误差。
用一条三次Q-Bézier曲线描述了汽车车灯造型轮廓;提出首先由设计师在平面视图中绘制并编辑汽车车灯造型的二维三次Q-Bézierr曲线轮廓图，然后将其投影到汽车车身上，最后通过对曲面进行修剪获得车灯造型轮廓的方法。该方法基于三次Q-Bézier曲线生成及拼接原理，可以迅速从全局或局部调整车灯轮廓线条，获得光顺的曲线效果，从而快速获得多个车灯轮廓的造型方案。
基于大锻件氢压理论，从断裂力学角度出发，建立了微裂纹与微孔隙耦合作用的力学判据，采用有限元法分析了不同情况下微孔隙的耦合作用对微裂纹断裂参量的影响。分析结果表明，微裂纹的扩展受微孔隙氢压应力场的影响十分明显，其效果和强度与微孔隙的尺寸和位置有关，在相同的尺寸下孔洞类微孔隙对微裂纹扩展影响最大。分析结论为大锻件内部裂纹扩展研究提供了理论基础。
针对传统非球曲面加工技术存在对设备依赖度高及加工效率较低等问题，研究了薄型非球曲面零件的弹性变形加工法，并基于材料弹性变形特性,将非球曲面加工转变为平面加工。通过理论计算及ABAQUS有限元仿真确定了平板玻璃工件在均匀压力及周边简支条件下的弹性变形面型,并对工件进行了弹性变形加工实验;加工面型与理论面型误差的最小均方根、峰谷值分别为1.66μm与2.80μm,验证了使用弹性变形加工方法进行薄型非球曲面零件加工的有效性。
通过实测摆臂试车场道路载荷谱,对摆臂目标测点载荷谱进行了统计分析,综合考虑结构的低载强化特性与传统载荷谱编制方法,提出了一种包含具有强化效果载荷的程序载荷谱编制方案。该方案依据摆臂结构的低载强化特性删除了大量无效载荷，同时保留了载荷谱中具有强化效果的载荷，并研究了强化载荷之间的等强化准则，将强化载荷折算到最佳强化载荷等级，减少了强化载荷试验频次，能够快速、真实地模拟出汽车零部件实际受载情况,试验加速效果明显。
针对车身制造质量检测工作量大、数据处理方式简单等特点，提出一种基于方差的改进累积和控制图（CUSUM）方法，用于监测车身制造质量的方差波动。其基本思想是对控制图参数k动态更新和迭代，并与方差波动量相联系，以便实时监测车身焊接尺寸过程方差的微小波动。通过对控制图的平均运行链长进行分析和实际案例研究，并与常规累积和控制图和指数加权移动平均控制图作对比，表明该方法对过程方差微小变异更为有效和敏感。
串联式混合动力汽车(SHEV)的发电机组的工作状态决定了SHEV的燃油经济性。为使发电机组工作时车辆具有良好的燃油经济性,提出一种模糊控制策略对发电机组的工作点进行控制,并在MATALAB/Simulink中搭建了该控制系统的仿真模型。最后将控制策略移植到整车控制器中进行了实车试验。仿真和试验结果表明,该控制策略能够控制发电机组的工作点跟随车辆需求功率在有限的高效工作点之间切换,从而使得SHEV拥有较好的燃油经济性，达到了控制目的。
