为了改进经验模式分解(EMD)算法的消噪性能,在传统EMD消噪分解的基础上，参照小波阈值的消噪方法,提出了一种基于自适应阈值的EMD消噪方法。首先,建立去噪阈值和均方误差之间的对应函数，在所选阈值保证均方误差最小的前提下,利用具有较好全局搜索性的蚁群算法,根据建立的函数搜索阈值,克服了传统方法中硬阈值和软阈值固定选取的缺陷,实现了最优阈值的选取。仿真信号分析和实际轴承故障信号分析表明，该方法与传统的EMD消噪方法、软硬阈值分析方法相比，消噪效果更加明显。
用动物全空间运动行为-反力测试系统测试记录了大壁虎(gekko gecko)在垂直的玻璃、有机玻璃、铝和不锈钢表面的运动行为和运动反力。分析了壁虎在垂直的不同材料表面的运动附着能力与材料表面特性之间的关系。大壁虎在玻璃、有机玻璃、铝表面上采用对角步态向上爬行，运动与附着能力依次降低,在不锈钢表面不能爬行与附着。在玻璃表面的爬行速度是铝表面爬行速度的两倍。壁虎主要通过提高步频来提高速度。在运动与附着能力较弱的表面，壁虎对壁面的运动反力较小，通过降低爬行速度、提高占空比、增加腿的附着时间来保证运动的稳定与安全,并通过轴向力克服身体重力向上爬行，通过侧向力和法向力使身体稳定地附着在壁面上。壁虎在垂直表面的运动与附着能力随着接触面材料表面能的增加而提高。
针对长短叶片形式叶轮流道非正交四轴加工刀轴难控制的问题,提出了一种基于线性插值的机床转角的刀轴控制方法。首先根据非正交四轴机床后置处理关系，推导机床转角与平动坐标的数学映射关系;然后在整个流道上对经过清根刀位数据后置处理后的机床转角进行线性插值,并对机床转角进行碰撞检测及修正，从而得到流道加工无干涉机床转角;进而利用映射关系实现机床平动坐标的求解。仿真实验表明,该方法能够保证刀位文件的几何信息准确，实现叶轮流道的精确加工。
针对协同设计环境的复杂性和设计过程的特殊性,提出一种多层次细粒度的主动安全保护方法,以实现对产品三维CAD模型的全生命周期的多方位安全保护。采用基于角色的访问控制(RBAC)构建适合三维数字化协同设计的多层次安全访问控制方法,细化访问控制粒度;通过特征去除、模型三角化和三角网格模糊技术进行模型的多分辨率造型,实现产品模型的敏感细节保护;通过客户端的功能管理拓展安全控制能力，防止内部人员的泄密行为;采用透明加密技术对模型数据进行全生命周期的加密保护。实例证明,该方法有效保护了协同设计中的模型安全。
针对陶瓷等难加工材料的精密加工要求与特点以及球面磨削传统加工模式,分析了氮化硅陶瓷材料球面廓形工件砂轮法向跟踪精密磨削的方法。采用正交试验法设计试验，运用极差法和方差法综合分析相关磨削工艺参数对工件加工质量与效率的影响规律。考虑到当前磨削加工工艺方案选择与优选的难点，利用遗传神经网络算法建立了工件加工质量与效率和相关磨削工艺参数之间的非线性映射关系，并基于正交试验法的分析结果对遗传神经网络算法进行了改进,实现了相关磨削工艺参数的优化，缩短了氮化硅陶瓷材料球面廓形工件数控磨削工艺制定与操作的时间，提高了磨削加工质量和效率。
针对机床热误差补偿技术中温度测点优化选择的问题,提出采用基于灰色关联分析和模糊聚类分析相结合的方法对机床温度测点进行优化选择。采用灰色关联分析法计算温度变量与主轴热误差之间的相关系数，并据此优选温度变量，采用模糊聚类分析法对所选择的温度变量进行聚类,确定关键温度变量，结合关键温度变量建立热误差线性回归模型。在精密卧式加工中心MCH63上对该方法进行了试验验证，结果表明，温度测点的数量由29个减少到6个，机床轴向热误差由41.3μm减小到7.6μm。
针对大型可展结构提出了一种新的结构静力学分析方法，克服了常规有限元方法在进行大型可展结构分析时计算量大、计算耗时长等缺点。首先建立了剪式单元机构的刚度矩阵，组装得到整体结构的刚度矩阵和有限元方程;然后通过等价变形，将总刚度矩阵表示成循环矩阵，有限元方程表示成离散卷积的形式;最后采用一种新的方法求解了卷积形式的平衡方程，得到了各铰链点的位移和约束力，提高了计算效率。
基于传统插装式比例节流阀圆形通孔的主阀套结构，提出一种腰形通孔的主阀套新结构，利用CFD技术对以上两种通孔形式的阀的流量特性、主阀芯受力情况进行对比分析，并基于相似理论进行了可视化实验研究。研究结果表明：主阀套采用腰形通孔结构相对于传统的圆形通孔结构，不仅增加了阀的通流能力，还改善了主阀芯所受的径向不平衡力。研究结果为插装阀的结构优化设计及实验研究提供了理论依据。
根据FROG-LEG型真空机械手的结构特点，提出了其等效的串联结构运动学模型，并求出了运动学的正反解。将FROG-LEG型真空机械手动力学问题分为水平和垂直两个方向进行讨论，用牛顿-欧拉法求出了两个方向的动力学方程。最后利用MATLAB机器人工具箱对机械手的运动学和动力学特性进行了仿真实验。
非稳态弹流润滑是工程中常见状态，为了研究非稳态润滑时设备的工作性能，采用间接迭代法求解了周期载荷线接触弹流问题。通过算例研究工程上常见的余弦载荷作用下弹性流体动力润滑特性，探讨载荷、动载幅值和频率变化对油膜的影响。计算结果表明：随着载荷的增大，出口的颈缩现象减弱;随着频率和动载幅值的增大，压力曲线的形状发生改变，挤压效应明显。
采用控制系统稳定性分析方法研究了柔性机械臂的末端质量和驱动关节转动惯量对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响。首先推导了末端有集中质量的柔性机械臂的动力学模型，建立了以驱动力矩为输入、以末端位置弹性振动为输出的柔性机械臂系统的传递函数。然后，用劳斯判据建立了末端位置弹性运动稳定性判据。用建立的稳定性判别式计算并对比了不同末端质量和关节转动惯量下柔性机械臂弹性运动的稳定性，定量验证了这两个参数对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响程度。
下颌骨肿瘤切除术后或下颌骨外伤后，均可造成下颌骨的缺损，从而导致语言和咀嚼功能障碍。游离腓骨瓣修复下颌骨的手术是目前最主流、最先进的下颌骨缺损修复方法，能最大限度恢复下颌骨的外形和功能，同时该手术比较复杂。为提高游离腓骨瓣和下颌骨缺损的匹配程度，采用定制化修复钛板设计和制造方法。通过采集分析病人CT数据，利用可视化和CAD技术设计出符合病人生理结构的修复体模型。利用快速原型技术制造出树脂模型用于手术指导，通过临床研究，该方法可节省手术时间，提高手术成功率。一例利用传统手术方法进行下颌骨缺损修复手术失败的病人，利用快速成型技术辅助成功的进行了二次手术。
针对模式识别新方法VPMCD(variable predictive model based class discriminate)在参数估计过程中存在的缺陷，对VPMCD方法进行了改进,用主成分估计法代替原方法中的最小二乘法进行参数估计，消除了预测变量间存在多重线性相关性的影响,可以获得更加稳定的模型参数,从而提高模式识别的精度。采用局部特征尺度分解(LCD)方法对滚动轴承振动信号进行分解得到若干个单分量信号，提取各分量的近似熵组成故障特征向量作为改进VPMCD的输入,以改进VPMCD作为分类器对滚动轴承的工作状态和故障类型进行分类。对正常状态、外圈故障、内圈故障和滚动体故障四种不同工作状态和故障类型下的滚动轴承振动信号进行了分析,结果表明该方法有效。
在已有相关理论的基础上,研究了ICP算法中的采样策略及匹配点集的确定。首先确定重叠区域，识别边界点;其次对重叠区域进行采样，在ICP算法的迭代过程中的不同阶段采取不同的采样策略，同时提出一种基于法矢三点插值的方法确定匹配点，保证配准的精度，提高配准的速度;最后通过对点云数据的测试，验证了研究成果的有效性和实用性。
为逼真模拟柔性管件在虚拟维修过程中的变形过程,提出了基于横截面假设的软管模型构建方法。将软管的变形过程转换成截面中心受力后的响应过程，结合软管的物理特性，对其进行平衡状态下的受力分析;构建了软管Kirchhoff动力学平衡方程，为便于求解，使用欧拉四元参数法对动力平衡方程进行转换;构建了基于几何约束的圆截面运动微分方程，使用有限差分法对方程进行求解;基于软管模型假设，提出了基于节点间最短距离的碰撞检测方法。最后，以天然橡胶软管为仿真对象，结合其几何特征和物理特征，对其运动过程进行数值模拟，仿真结果证明，该方法可以有效模拟橡胶软管受力后的空间形态。
分析了圆盘剪分切加工过程中圆盘刀的受力，利用硬质合金圆盘刀进行了硅钢片的分切加工试验,研究了硬质合金圆盘刀的磨损，对比分析了圆盘刀刃口磨损前后的表面形貌、微观结构和钴元素含量的变化，探讨了其磨损形式及机理。结果表明，硬质合金圆盘刀磨损主要在刃口两侧形成磨损带，随着磨损的发生,圆盘刀切削刃过渡圆弧半径增大、刃口变钝，刀具的磨损形式主要表现为WC硬质颗粒裸露脱落及材料的黏结撕裂，磨损机理主要为硬质合金黏结相钴元素的流失、疲劳磨损和黏结磨损。
为了提高陶瓷球的加工效率,提出了一种陶瓷球预烧结毛坯的摇摆式精整加工技术，该技术通过下盘旋转运动及上盘左右摆动来主动驱动陶瓷球毛坯，使之获得均匀研磨，旨在快速消除预烧结毛坯球圆度误差，提高烧结后毛坯球的精度,从而减小烧结后毛坯球的加工余量。运动分析和仿真结果表明,预烧结毛坯球表面上每一点都能被均匀研磨，具有较好的研磨等概率性。对氮化硅预烧结毛坯球进行了加工实验,结果表明该方式下预烧结毛坯球材料去除率达到0.69mm/h,可在1h内将毛坯球圆度误差从196μm迅速修正到6μm以下,并且具有良好的直径和圆度一致性，偏差分别不超过19μm和4μm。
以典型压电陶瓷堆叠执行器为研究对象，对纯电力加载作用下压电陶瓷的内环迟滞行为进行了实验研究和分析。实验采用Sawyer-Tower方法获得了执行器的极化强度，利用高精度电容式位移传感器测量了执行器的输出位移，结合外围实验设备，通过计算得到了堆叠执行器在输入电压频繁折返过程中的电压-极化和电压-应变曲线。从压电陶瓷内部晶体的电畴转向角度出发，对其行为特性的产生机理进行了分析，给出了压电陶瓷堆叠执行器的建议工作区域。
针对回转表面评定中最小二乘拟合对迭代初值依赖性强、对回转轴方向和测点分布具有限制的不足,提出了一种基于最小二乘法的回转表面通用评定方法,该方法通过被测表面上离散点坐标的旋转和平移,将非线性优化模型线性化。通过实例进行了试验验证,结果表明,该方法简单易行，鲁棒性好，可快速有效正确地评定任意轴线方向的回转表面形状误差。
为分析胶印机匀墨系统的运动和变形，利用ANSYS建立了匀墨系统中串墨辊和匀墨辊的模型，分析了匀墨辊运动、变形、剪切应力、正应力的特点及影响因素。分析结果显示：匀墨辊运动主要受串墨辊转速和串墨辊窜动量的影响;匀墨辊正应力主要受其硬度的影响;匀墨辊剪切应力主要受其硬度和两墨辊间摩擦因数的影响;匀墨辊变形主要受其硬度、串墨辊窜动量、串墨辊转速的影响。
建立了二维双粗糙体分形表面的接触模型，在固定滑动速度工况下考虑材料的磨损失效，针对是否考虑接触过程中的黏着因素，动态探讨了粗糙体在滑动过程中的摩擦磨损变化情况。运用有限元方法对滑动过程的摩擦磨损进行模拟仿真，得出考虑黏着因素的界面剪切强度τ=σy/3(σy为材料的屈服应力)时的摩擦因数平均值为0.48;对滑动过程是否考虑黏着因素的磨损率及振动情况进行分析比较，引入快速傅里叶函数对摩擦振动进行变换得到功率谱，结果发现，考虑黏着因素的情况下，相应的磨损率较大，功率谱低频成分较多，振动相对比较平缓，所需要的能量也相应比较大。将模拟仿真结果与实验进行比较，验证了模拟仿真的合理性，也加深了对摩擦磨损过程物理图像的理解。
针对强背景噪声下的齿轮微弱故障特征提取问题，提出了一种将级联单稳随机共振与经验模式分解(EMD)-Teager能量算子解调方法相结合的特征提取方法。首先对含噪故障信号进行随机共振输出，降噪后再进行经验模式分解，分解得到具有不同特征时间尺度的固有模态函数(IMFs)，最后通过Teager能量算子解调方法求取每个有效IMF分量的幅频信息，从而提取齿轮微弱故障特征。仿真分析和实际测试结果均表明，通过随机共振降噪后，该方法能有效检测出齿轮局部损伤故障特征频率。
目前求解流动过程中速度场、压力场最常用的方法是SOLA法,在求解过程中由于需要在连续性方程、动量方程间反复迭代,所以计算效率不高。采用近似因子分解法进行速度场、压力场求解，由于在求解过程中每一步均可采用托马斯算法求解三对角方程,所以计算简单,可有效提高计算效率。最终建立了基于有限差分法的流动场数值模拟程序，并针对Benchmark件进行了充型过程流动场数值模拟，通过对比模拟结果与实验结果，验证了计算模型的正确性。
底面圆弧回弹补偿是解决U形件回弹补偿过程中所产生冲压负角的有效方法，故提出等弧长补偿原则来快速获得底面圆弧半径、两侧底角圆弧半径及圆弧中心参数，实现了U形件回弹补偿模型尺寸精度的精确控制;应用试验设计方法、响应面模型构建了U形件回弹角计算的近似模型，通过理论分析实现了补偿角和最大补偿角的计算，从而可快速构建底面圆弧补偿的U形件回弹补偿模型。算例验证了该方法的有效性。
建立了非对称楔横轧有限元模型，采用二次正交旋转组合法设计模拟工况，回归出轴向窜动量公式，经检验轴向窜动量回归公式高度显著，实验验证了部分模拟工况，表明回归公式具有良好的预报性;依据回归方程，研究了成形角差、展宽角差、断面收缩率差等工艺参数对轴向窜动量的影响，获得了轴向窜动量的影响主次因素以及减小轴向窜动量的工艺参数选取原则。
针对传统的采用物理模型或样车进行人机工效验证的方式存在成本高、修改不便、设计周期长等缺点，结合企业需求，研究并开发了各主要部分能够调节位置的人机设计验证台架系统。首先进行了需求分析，确定了需要覆盖的目标车型范围，明确了利用该台架能够验证的人机工效内容，并确定了主要的功能和结构要求。在此基础上，对总体的设计开发思路、需要考虑的定位基准系统以及各部分空间和各主要的自由度位置及行程进行了概念设计。根据经过反复论证的概念方案，参考各种型材和机构的行业标准，设计了台架的总体结构和各部分调节机构，并对结构和机构进行了强度、刚度和运动分析。与第三方制造商合作完成了整个台架系统的加工、制造、装配和调试过程。试运行的结果证明,该台架能够很好地模拟和呈现设计目标所规定的车型，并能方便地对汽车使用中的各种人机工效进行评价、修改和再评价。
为解决汽车转向操纵动态特性的评价问题,提出了一种主观评价汽车转向操纵动态特性的综合评价方法。针对在主观评价中，专家所打的分数无法避免个人因素的影响而具有一定灰色性与模糊性的问题，采用灰色关联度法处理专家所打的分数，并通过模糊数学方法来计算汽车转向操纵动态特性的综合得分。最后，通过实例计算，比较了采用该方法得到的汽车转向操纵动态特性的计算结果与实际专家平均打分结果,验证了该评价方法的正确性与可行性。
