利用三维数值仿真的方法，对带有浴盆形燃烧室的天然气发动机缸内流动和燃烧特性进行分析，提出了两种燃烧室结构优化设计方案，试验对比了采用原燃烧室和挤气喷射燃烧室时的发动机性能。结果表明:在不改变压缩比情况下，通过改变活塞头部凸起形状和位置，能够实现浴盆形燃烧室内的挤流与滚流有效耦合;控制点火时刻的火花塞附近气体流速,能提高缸内平均湍动能,加大快速燃烧期内火焰前封面的面积，改善燃烧质量。发动机采用优化的2号挤气喷射燃烧室，能够明显加快发动机燃烧进程，提高发动机的动力性和经济性，发动机功率从75kW提高到78.7kW,最低比气耗降低4.4%,HC和CO排放略有降低。
为了提高液体静压导轨的性能，采用5种牌号润滑油，定量分析了润滑油黏度对导轨性能的影响。首先，根据现场工况确定了导轨系统的初始设计参数，计算了不同温度、不同牌号润滑油的动力黏度;接着，基于导轨的力平衡方程及流量方程，建立了导轨系统总功率损失、静态性能、动态性能的线性化数学模型，以总功率损失、承载能力、静刚度、固有频率、调整时间和动刚度作为导轨系统的性能指标;最后，利用MATLAB软件分析了润滑油黏度对导轨性能的影响。研究表明：增大润滑油牌号(VG22→VG100)，降低工作温度(60℃→10℃)，润滑油黏度增大，导轨系统总功率损失由507.58W (VG22，60℃)降低至33.93W (VG100，10℃)，承载能力、静刚度、固有频率恒定不变，调整时间由29.84μs (VG22，60℃)缩短至0.46 μs (VG100，10℃)，动刚度由173kN/μm (VG22，60℃)增大至10 369kN/μm (VG100，10℃)。因此，增大润滑油的动力黏度，能降低导轨系统的功率损失，静态性能不受其影响，动态性能大大提高。
为了使压气机能够稳定地工作在高效率和高压比区域，建立了以紧联控制阀为执行机构的二阶MG喘振模型，并在其基础上基于二阶滑模设计了喘振主动控制器。在Simulink环境下搭建了压气机喘振主动控制仿真平台。仿真结果表明，所设计的控制器可以使压气机稳定地工作在喘振边界之外，并且对未建模系统的动态、流量和压力扰动等不确定性因素具有鲁棒性，扩展了压气机的稳定工作范围。
基于Merritt理论，建立了带式啮合介质齿轮传动的简化接触模型，为这种传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦特性与润滑机理研究奠定了基础。运用接触有限元法，与同参数同工况的普通渐开线齿轮的最大接触应力进行对比，结果表明：由于柔性介质带的存在，带式啮合介质齿轮的接触应力降低。利用有限元方法分析介质带性能参数对齿轮传动性能的影响，结果表明：介质带材料的弹性模量是影响该传动接触强度的主要因素。
盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础，设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台，引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型，通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略，提出实验台相应等效分组方法，对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。
为了评估雷诺数对某大涵道比涡扇发动机的影响,利用Wassell等修正方法,对发动机主要部件的特性进行了雷诺数修正,并利用发展的性能仿真程序进行计算和对比。结果表明,在高空低马赫数下,雷诺数对大涵道比涡扇发动机性能影响较大,造成发动机的推力减小约1.98%、耗油率增大约3.04%,同时影响发动机的喘振边界及共同工作线,降低其可用稳定裕度。
介绍了依据五轴联动加工原理避免弯管内表面加工干涉和改善切削不均匀的加工方法，进行了实验工艺规划、加工区域划分、数控程序编制等研究。采用球头刀具，调整刀具姿态，使刀具和工件表面的位置角近似不变,在四轴及五轴联动机床上进行了样件的试制。研究结果表明，该铣削加工方法可避免刀具与工件的局部干涉和整体干涉;切削状态稳定;最终表面质量一致性好,粗糙度满足技术要求（Ra=3.2μm）。研究结果为核电主管道以及同类弯管内表面的铣削加工提供了理论和试验依据。
提出了一种新型粉末冶金含油轴承内孔的加工方法，根据粉末冶金含油轴承材料特点，建立了扩径变形区单元体力学模型，考虑材料扩径过程中的加工硬化以及静水压力在粉末冶金材料塑性变形与致密过程中的影响，通过主应力法推导出含油轴承扩径力解析式，并用自行设计的加工设备对铝基含油轴承进行了扩口实验，进一步验证了新加工方法的可行性及扩径力公式的合理性。
提出一种面向需求增溢现象的产品综合客户满意度计算方法，该方法首先对需求质量特征类型和客户满意度区间进行划分;然后采用分段式指数型函数建立不同类型的客户需求特征满意度模型;最后采用层次分析法确定各个需求特征的相关权重，从而得到不同产品对应的客户综合满意度。以工程自卸车产品客户选择为例，对该客户满意度模型应用的有效性和实用性进行了说明。
针对制造企业产品零部件生产过程中质量信息复杂、质量控制难度大的问题，提出了基于质量基因的质量控制理论方法。该理论以构建制造企业产品质量基因控制模型为基础，综合运用了质量基因、质量管理理论和技术。介绍了基于质量基因控制理论下的质量基因提取、质量基因存储与转换、质量基因过程监控及质量基因质量诊断等关键技术，为实现产品零部件制造的高精度和数字化加工提供了途径。
针对含有多点摩擦和接触的多刚体系统，建立了以互补方程形式表示的系统动力学模型。基于固定时间步长离散化方法，将动力学模型进行离散化处理，得到了描述摩擦接触问题的离散混合非线性互补模型，以方便计算机仿真应用。利用多刚体系统约束简化方法及库仑摩擦近似方法对混合非线性互补互补模型进行了简化，将该模型转化为标准的线性互补模型进行求解，解决了混合非线性互补模型无法求解的问题。最后通过一个算例验证了多点摩擦接触离散动力学模型及数值求解方法的有效性。
针对多变量过程均值异常，提出了选择性有向无环图支持向量机(DAG-SVM)集成，以之为模式识别工具对过程状态进行识别，以探测异常和判别异常源。集成结合Bagging方法的重复采样技术和对DAG-SVM结构的调整，对数据和模型进行双重扰动，以获得差异的候选个体;再通过二进制粒子群优化(BPSO)算法得到最优集成方案。离线仿真测试证明所提选择性DAG-SVM集成具有分类正确率和效率的双重优势;在线仿真测试表明基于选择性DAG-SVM集成的模型探测过程均值阶跃异常优于χ2图和BPN（误差反传神经网络）模型，且判别异常源比BPN模型更准确。针对实际齿轮加工过程数据的应用验证进一步证实了模型的有效性和实用性。
为提高数控机床加工精度，设计开发基于CNC底层通信的实时误差补偿功能模块，该模块通过GSK-Link网络通信协议与CNC底层进行数据交互。实时补偿过程为：通过温度采集模块和数据通信模块实时采集机床温度及各坐标轴坐标，误差补偿器计算误差补偿值并将计算结果直接送往CNC实时误差补偿功能模块，以实现机床误差实时补偿。该补偿过程的最大优点是实时补偿器与CNC底层直接通信，而不是目前国际上惯用的先通过PLC再与CNC底层通信的方式，因此实时补偿的速度和效率更高，补偿效果更好。GSK 25i数控系统的实时补偿结果表明，实时误差补偿可有效提高机床精度，最大可提高91.7%。
提出了一种可应用于微小型水下机器人摆动关节的形状记忆合金差动驱动方法及其实验装置。分析了形状记忆合金差动驱动的摆动关节运动机理;针对不同结构参数的形状记忆合金驱动器在不同驱动条件和外界环境下的热力学性能，对形状记忆合金驱动器的响应能力、驱动力及能耗展开实验研究和分析;采用多目标优化设计理论和算法，对形状记忆合金差动驱动器的综合热力学性能进行了优化，得到了满足使用条件的形状记忆合金驱动器最优结构参数和与之匹配的控制量。
为更准确地分析倾斜轴颈轴承的润滑性能，基于控制体积质量守恒原理，综合考虑宏观空穴和微凸体间空穴的影响，建立包括空穴区域在内的统一润滑控制方程，分析了宏观空穴和微凸体间空穴对润滑性能的影响。研究结果表明，空穴现象对最大油膜压力影响不大;宏观空穴现象使得轴承润滑油进口低压区域面积增大，形成较大的空穴区域，同时油膜出口边界滞后;微凸体间空穴使进口空穴边界和出口空穴边界均略微提前;在空穴区域，润滑介质密度低，空穴程度较大;微凸体间空穴对全润滑区域的润滑介质密度分布影响较大，特别是在空穴边界附近;宏观空穴对端泄流量、油膜力矩和油膜承载力有较大的影响，微凸体间空穴的影响可以忽略。
为实现数控机床横梁磁悬浮系统悬浮气隙的精确控制，采用了非线性时变滑模变结构控制策略。首先,通过设计一种带有指数项的滑模面，使系统在任意初始状态下的状态变量都直接处于系统的滑模面上，实现对参数摄动和外部干扰的全局鲁棒性;然后，在此基础上设计了一种时变滑模控制器，并通过李亚普诺夫定理证明了该控制律的稳定性。仿真实验结果表明，非线性时变滑模变结构控制方法在保证系统全局稳定的前提下提高了滑模面的收敛速度，有效地削弱了抖振。
采用有机粘结固体润滑剂（六方氮化硼和石墨）制备的涂层砂轮对钛合金进行了干磨削试验，研究了有机粘结固体润滑剂涂层砂轮在不同磨削工艺参数下对钛合金的磨削温度和工件表面质量的影响规律。试验结果表明，所制备的有机粘结固体润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金工件时，磨削温度比无润滑剂涂层砂轮干磨削钛合金时下降11%~40%，工件表层显微组织未见明显变化。
以GD-Ⅱ型电主轴为研究对象，首先根据动静态过盈理论初步确定过盈形式和过盈量的大小，然后采用有限元方法对电主轴连接结构进行三维建模，研究不同主轴转速条件下，电主轴初始过盈量的变化对主轴与转子间接触面的应力分布和扭矩传递能力的影响规律。通过分析发现，随着主轴转速的升高，接触面应力和扭矩的传递能力不断减小，且主轴转速越高，扭矩减小越快，研究结果表明，采用66H6/s6和65.9H6/t6的阶梯过盈量能较好地满足工作要求。
针对目前六维加速度传感器在研制过程中遇到的瓶颈，分别在位形空间内运用牛顿-欧拉方程以及在相空间内运用哈密顿正则方程推导出两类关于加速度6个分量的完全解耦算法。与传统算法相比，这两类算法均具有不依赖外部设备、不限制载体运动规律的优点。通过定性和定量对比两类算法数值求解精度、效率和稳定性，揭示了解耦机理，同时得到了六维加速度传感器解耦算法的五点选取原则。将实物样机安装在标准激振器上进行了实验测试，实验结果与理论分析相一致。
对含半埋藏裂纹的45钢金属构件进行脉冲放电电磁热止裂强化实验,得出脉冲放电电压与止裂强化效果之间的关系，并对止裂强化前后裂尖形貌及显微硬度进行了对比分析，电磁热止裂强化后，裂尖周围显微硬度得到了大幅度的提高;应用Eshelby等效夹杂原理对脉冲放电止裂后裂纹尖端发生组织转变的相变应力进行了理论计算，结果表明，相变应力为压应力,阻止了裂纹的扩展。研究结果为电磁热止裂技术的实际应用奠定了理论基础。
针对液压挖掘机配置混合动力系统后具备电池/电容的特点，分析了由液压马达和发电机组成的基本能量回收系统的基本结构和工作原理，对能量回收系统进行了数学建模与控制特性的理论分析，并建立了基于AMESim和MATLAB的联合仿真模型，分析了管道长度、液压马达-发电机转动惯量、发电机控制参数等对系统操作性能的影响。基于实验平台完成了能量回收系统的操作性能研究。
针对传统机电产品设计模式难以在一个优化过程中综合考虑机械零件、机械系统和控制系统之间相互影响的不足,基于多体动力学、有限元、拓扑优化和PID控制，采用联合仿真，提出了包括零件优化、机械系统优化和控制器优化在内的机电系统协同优化方法;基于MATLAB、ANSYS和Tosca给出了优化过程的软件实现框架;通过一个柔性受控曲柄连杆机构验证了所提出的协同优化方法的有效性。
为保证连铸板坯动态轻压下技术的有效实施以减轻中心偏析和中心疏松，改善铸坯内部质量，针对实际生产时的非稳态浇注过程，根据铸坯表面温度的测量数据，修正了实时凝固传热模型，分析了拉速、过热度和二冷比水量等工艺参数的变化对不同钢种压下区间长度的影响规律。结果表明：拉速每增加0.1m/min，船板钢AH36和碳素结构钢Q235B的压下区间长度分别增加0.15m、0.21m;过热度每增加10℃，AH36和Q235B的压下区间长度分别增加0.01m、0.015m;二冷比水量每增加0.1L/kg，AH36和Q235B的压下区间长度分别减少0.04m、0.06m。将凝固传热模型应用于生产中，优化了动态轻压下模型，铸坯中心偏析减为1.0B～0.5C，中心疏松级别小于1.5级的铸坯比率由35.25%上升到85.16%，铸坯内部质量得到了明显改善。
为研究TA1板料数控渐进成形时的摩擦与润滑机理，提出了黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑摩擦三分区原则。为了提高TA1板料数控渐进成形的表面质量，选用硬度足够的高速钢成形工具头;使用质量比为4∶1的MoS2与凡士林混合物作为润滑剂;在纯钛板表面用微弧氧化工艺覆盖氧化膜。实验结果表明：经过处理后的成形工具头和纯钛板料涂覆润滑剂后，加工出的零件表面光滑，表面粗糙度达到0.92μm。
根据驾驶行为受驾驶意图驱使，在时空上应先产生驾驶意图后有驾驶动作执行，再有具体的驾驶行为的时空顺序，利用意图到行为实现过程中的时间差，研究建立了基于多驾驶操作动作特征观测信息和隐马尔可夫模型的驾驶行为预测方法，实现了跑偏驾驶、一般转向和紧急转向3种驾驶行为的预测。从机动车安全预警的角度进行分析，预测出驾驶员的驾驶行为等同于获得驾驶员对车辆未来运行状态的需求，有助于及时纠正或干预驾驶员正在或即将实施的危险行为。
针对高速公路上因驾驶员注意力不集中容易发生车辆偏离车道事故的问题,提出采用四轮差动制动对车辆施加辅助横摆力矩以避免车辆偏离车道的方法。基于预瞄点处的车-路偏差、车辆状态和道路附着限制计算期望的横摆响应，设计滑模控制器控制辅助横 摆力矩。通过在同侧车轮定比例分配制动力产生横摆力矩，使车辆横摆响应跟踪目标值,达到车道偏离辅助控制的目的。在Carsim/Simulink联合仿真平台上对基于差动制动的车道偏离辅助控制方法进行仿真实验，研究结果表明所提出方法将车辆限制在车道范围内，有效避免了车道偏离事故的发生。
