为了实现基于模型的定义技术在飞机装配工艺设计中的全面应用，摆脱数字量和模拟量共存的数据传递局面，建立了面向装配工艺设计的MBD模型。通过对飞机装配工艺设计过程进行分析，将装配工艺信息分为装配工艺结构、工艺特征、附加工艺特征和工艺配套信息四类。根据信息构成不同，为各类工艺信息定制有针对性的映射算子，建立设计模型向装配工艺模型的映射关系。采用多视图的方法，对装配工艺信息集成模型进行表示和管理，并将其划分为核心层、工艺扩展层和应用层。最后，利用开发的建模工具集建立了某机型舱门的装配工艺信息MBD模型。
针对渐开线少齿差行星传动，提出了一种变形协调设计方法，包括多层材料复合的齿轮本体设计、弹性层的材料选择及结构设计、考虑弹性材料变形的齿轮无侧隙啮合中心距设计计算公式。在此基础上设计制造了一种滤波传动装置，并与相同结构形式及规格的普通行星减速器进行了传动性能的对比仿真分析与实验，结果表明滤波减速器的空程回差、润滑及动力学特性都有了较为明显的改善。
为获得不受负载影响的机器人动力学参数的独立值，采用连接组合体方法辨识机器人动力学参数，即辨识时按照一定的方式及次序锁定其他关节，每次仅让某几个关节运动，从而辨识出全部参数的独立值。编写了机器人动力学参数辨识程序，对某确定工业机器人进行了动力学参数辨识计算。结果表明：该方法能够获得独立的机器人动力学参数;绝大多数参数能够获得理想的辨识精度;受噪声影响，部分参数辨识结果与理想值差距较大，原因在于这些参数对力矩的贡献很小，在噪声存在的情况下，其信息被淹没;基于辨识结果的力矩计算结果与机器人控制理想力矩具有很高的吻合度，验证了该方法的正确性。
在对产品性能退化和环境冲击载荷进行分析的基础上，提出了一种新的产品可靠性评估方法。首先，根据试验性能退化数据建立了基于随机系数多元分布的统计模型，实现了对产品性能连续退化过程的分析，并通过基于泊松过程的冲击载荷模型来分析产品的离散退化过程，然后通过退化量累积得到产品实际性能退化量分布函数，提高了对产品实际可靠性评估的准确性。最后，某金属材料性能退化的可靠性分析结果验证了该可靠性评估方法的有效性。
热光伏是将高温热辐射体的能量通过半导体PN结直接转换成电能，有较高的能量输出密度及理论效率。在传统的热光伏系统只输出电能的基础上，加上热量回收装置，回收高温燃烧产物的余热和用于冷却光伏电池的冷却水的热量，组成了热电联产装置。通过数值模拟得到了燃烧室外壁面平均温度(1679K)、出口的排烟温度(1560K);利用数学计算方法分别计算出热光伏产生的电效率(14.07%)、回收余热的热效率(51.70%);最后得到了整体热电联产装置的总效率(65.77%)。
微夹持器作为末端执行装置，直接决定了微装配的效率。MEMS机构中包含许多微小的活动部件和功能元件，为实现这些微小器件的稳定夹取和自动装配，设计了一种采用压电陶瓷驱动、基于柔性铰链的二级放大微夹持器结构。对该微夹持器的节点应力、刚度及最大张合量等进行了分析计算，并对微夹持器进行了试制。实验与分析结果表明，该夹持器最大张合量是245μm，放大倍数约为12.3倍，满足MEMS机构的装配要求。在此基础上，重点对张合量与夹持力进行了系统测试，通过对测试数据的非线性回归，推导出99.99%可靠度的驱动电压计算公式，实现了微夹持的精确控制。
以某型掘进机可靠性研究项目为依托，基于破岩机理，利用MATLAB编制了掘进机在不同横摆速度、截割位置角度下截割不同坚固性系数岩石的程序并生成载荷文本，在动力学仿真软件ADAMS中建立了掘进机截岩的虚拟样机模型，并对不同工况载荷下的模型进行了动态仿真。采用模糊方法拟合了掘进机回转台的可靠度隶属函数，以各工况参数及相应的可靠度隶属函数值作为训练样本，提出了一种将人工神经网络与虚拟样机技术相结合分析零件可靠性的新方法。结合神经网络的推理可以预测掘进机在新工况下工作时回转台的可靠度，预测均方误差达到了6.92×10-6，对实际生产具有一定的指导意义。
针对机床产品的定制问题，以基本工艺元为基础将多零件工序族进行组合，建立了工艺和机床结构的映射关系，建立了机床的运动功能模型并计算完成工序族所需要的运动范围，制定了机床的运动学图谱并根据约束条件进行选择，使机床的工艺能力在多零件工序组合的加工需求变化范围内，从而实现机床的定制柔性。工艺聚类和排序为实现以工艺能力为导向的机床结构设计提供了依据，保证了设计的定制性，最后以实例进行了说明。
在详细分析飞机防冰系统空气导管受到的载荷、约束及其对管系作用机制的基础上，提出了一种空气导管强度安全设计方法。采用梁单元模型对管系进行应力和位移分析，并据此通过补偿器和约束装置的添加对管系进行补偿直至管系满足应力和位移设计要求，最后采用壳单元对管系进行应力校核，若应力不满足要求则重复上述步骤。研究结果表明：上述设计方法可有效地完成对飞机空气导管系统的安全设计;同时在导管设计中应充分考虑球形接头补偿特性以及不同的飞行工况对管道应力分析的影响。
对一种新型三转动自由度混联机构进行了概念设计与尺度综合研究,该机构是由一种两转动自由度并联机构与回转工作台通过转台轴承串联而成的,具有刚度高、结构简单等优点。在建立两自由度并联机构速度映射模型的基础上,基于雅可比矩阵的奇异值理论，以机构的刚度为评价指标，研究了该机构并联部分的尺度综合问题。采用约束坐标轮换法来寻求评价函数的最优解，讨论了各尺度参数对机构刚度的影响规律，并得出了在最优解处，两移动副是平行的，且移动副间的距离与动平台上两球铰间的距离相等的结论，进而验证了该方法的有效性。
为了解决一类具有交货期瓶颈的作业车间调度问题，给出了基于订单优势的交货期满意度和交货期瓶颈资源确定方法，以工件拖期加权和最小为优化目标，建立了基于交货期满意度和瓶颈资源约束的作业车间调度模型;为了求解该调度模型，设计了一种基于模拟退火的混合粒子群算法，该算法采用随机工序表达方式进行编码，并在模拟退火算法中引入变温度参数来提高算法效率。通过随机仿真，分别采用PSO-SA、SA和PSO对所建立的调度模型进行求解，结果显示PSO-SA算法的广泛性好、求解效率高且算法的稳定性好，验证了模型和算法的有效性。
为更加准确地估计制造过程均值偏移幅度，提出了一种基于多核函数支持向量回归（SVR）的估计方法。多核函数由线性核、多项式核和径向基核3种基本核函数凸组合而成，并通过粒子群优化算法（PSO）对核参数、组合权重系数以及SVR的惩罚系数C进行联合优化，以五折交叉验证求得训练样本的决定系数均值作为粒子适应度值，使生成的多核SVR获得良好的泛化能力。将该多核SVR与累积和（CUSUM）控制图集成构建了过程均值偏移监测模型，仿真实验结果表明，该方法相对人工神经网络（ANN）方法估计精度明显提高，比采用单一径向基核函数的SVR更为优越;在实际齿轮加工过程中进行应用验证，进一步证实了该方法的有效性和实用性。
通过分析数控机床加工时常用的速度规划算法，针对加工过程中由于加速/减速时速度不平滑、加速度及加加速度突变导致数控机床振动的问题，提出一种四次多项式加减速控制方法，并给出了四次速度方程的详细推导步骤，然后介绍了基于四次多项速度规划的参数曲线插补方法。该方法能保证数控机床在高速加工过程中的速度、加速度及加加速度实现连续变化，缓解高速加工产生的过冲。仿真实验表明，四次多项式速度规划算法能够使机床实现柔性加减速控制，从而满足高质量加工的要求。
为提高渣浆泵的抗磨性能并优化泵的设计，采用RNG κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法对多工况下渣浆泵叶轮内部清水流场进行了数值计算，得到叶片表面相对速度矢量分布，分析了叶片表面回流、旋涡现象;基于单颗粒动力学模型，采用拉格朗日法计算了多工况下固相颗粒的运动轨迹,分析不同粒径颗粒对叶片表面磨损的影响。结果表明：叶片压力面进口在大流量工况下开始出现回流，而叶片吸力面进口则在小流量工况下回流、旋涡严重，叶片进口的回流、旋涡不仅容易引起NPSHr增高，诱发空化现象，还会导致颗粒聚集、反复冲击该区域;在小流量工况下，叶片压力面出口和吸力面出口均出现大区域的回流，甚至延伸至叶片中段，随着流量增大，回流和旋涡区域逐渐缩小，由此可见叶片出口在小流量工况下的磨损比较严重;其他因素一定时，固液混合物的流量越小，颗粒在进入叶片流道前停留的时间越长，导致颗粒与叶片头部的碰撞概率增大;随着颗粒直径增大，颗粒向叶片压力面靠近的趋势越明显，与压力面的碰撞机会也增多，从模拟结果可以看到，该叶轮对1mm以上的大颗粒适应性不好，在设计流量工况下，0.5~1mm粒径范围内颗粒适应性最好。
五轴联动数控加工运动复杂，影响零件加工精度的误差因素很多，针对目前五轴加工误差模型比较单一，还没有将多个误差因素综合考虑起来进行分析及预测的现状，提出了基于多体系统理论建立工艺系统综合误差模型的统一方法，详细研究了工艺系统综合误差模型的计算机映射方式，基于VS2010与OpenGL开发了具有可视化交互界面的五轴铣削加工精度预测系统，可在加工前对零件的加工精度进行预测。实际切削加工试验证实了该系统对零件加工精度预测的准确性和有效性，表明基于多体系统理论的精度预测方法是可行的。
利用有限元软件COMSOL对声表面波标签进行了仿真，并实际制作标签进行了测试。标签的仿真包括特征频率仿真、叉指换能器激发效率仿真、回波特性仿真3个方面。通过网络分析仪对设计制作的3组标签进行了测试，实验结果表明：标签特征频率符合设计要求，叉指换能器孔径增大会提高其激发声表面波的效率，通过对回波脉冲幅值的判别可以实现对标签编码的识别。上述测试结果与仿真分析结果基本一致，表明了仿真研究的正确性。最后还将标签焊接在印刷偶极子天线板上组成标签系统并对该系统进行了无线测试，验证了声表面波标签的可用性。
针对微电极制作的效率问题，提出了一种快速在线微电极加工成形的方法，设计了一种新型卧式微电火花机床。该机床由金刚石砂轮超精密在线电极磨削、线电极电火花在线电极磨削共同完成微米级电极的高效精密制作，该机床组成部分还包括基于CCD的在线光学尺寸检测与测量系统、精密运动与进给系统、纳秒级独立式脉冲放电电源与放电状态检测反馈系统组成。在该机床上进行了微电极制作、微小孔加工以及微电火花铣削等实验，加工出直径为15μm微细轴和直径为50μm微小孔。
针对产品性能设计中的多性能优化冲突问题，提出了一种基于可拓变换的产品性能冲突传导协调方法。利用可拓设计方法量化产品性能需求及形式化建模描述，构建多性能检索机制，确定待优化性能;在此基础上给出触发性能及其与产品结构量化映射机理，输出触发性能满足方案;结合传导协调方法，建立产品性能之间的动态传导关系，形成产品性能设计创新方案。最后以大型螺杆空压机为例，验证了该方法的可行性及有效性。
提出了“狭义、广义第Ⅱ类机构综合问题”的概念;通过建立预备公式、引入“旋浮数轴”概念等，对于一维情形，提出“瞬时/整程区间套”的求解原理和区间套存在性(态)的判定方法，并求解其“劣解/非劣解区间套”和“区间最优解”;对于二维情形，提出“有解区间套”、“整程区域套/机构解全域”的求解原理和区域套存在性(态)的判定方法，并求解其“劣解/非劣解区域套”和“全域最优解”等;基于Visual Basic6.0软件开发了具有可视化、规律发掘功能的通用软件CALRFCY,从而解决了“广义第Ⅱ类机构综合”解的存在性(态)判定及其求解方法的问题。通过两个机构综合实例论证了偏置式机构较正置式机构具有“你无我有,你有我优”的固有潜质和显著优越性。
为研究齿轮传动系统中齿侧间隙等非线性因素对系统振动特性的影响，综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差和轴承纵向响应，建立了三自由度单级直齿轮副传动系统的扭转振动非线性动力学模型;采用变步长4-5阶Runge-Kutta法，对系统运动的状态方程进行了数值求解;构建了系统的Poincaré截面，得到了系统的分岔图。结合系统相图、Poincaré映射图及FFT频谱图，分析了系统在激励频率变化时的动力学特性，发现系统在不同激励频率下会发生Hopf分岔、环面倍化、擦切分岔及倍化分岔。
为进一步减少产品设计的不确定性，解决公差信息在异构系统之间难以有效共享和顺畅传递的问题，将本体技术引入到装配公差类型的自动生成方法中。首先，构建了基于空间关系的装配公差表示模型，并采用OWL断言表示了模型各层中的约束关系。其次，通过提取表示模型中的相关概念和关系，构建并实现了装配公差表示的本体。基于构建的本体及空间关系与装配公差类型之间的映射关系，采用SWRL定义了装配公差类型的生成规则。再次，基于实现的本体及定义的规则构建了可选装配公差类型生成知识库系统，在此基础上设计了装配公差类型的自动生成算法。最后，通过工程实例分析验证了生成算法的有效性。
针对车身焊接装配尺寸控制参数多元和尺寸偏移小且缓慢的特点，采用MEWMA控制图对其进行监控。以MEWMA控制图统计性能的分析研究为基础，明确了MEWMA控制图偏移系数δ、控制上限H和权重参数r的关系模型，得到了δ与最优r的计算表达式。应用实例表明，上述方法求解的r值非常接近统计最优的r值，其对应的MEWMA控制图相比于Hotelling's T2控制图和其他r值的MEWMA控制图，对过程小偏移有更好的敏感性。
车道保持系统中车辆横向运动控制应模拟驾驶员的横向操纵行为，驾驶员根据前方道路曲率及车辆速度适时调节预瞄距离，以获得理想的路径跟踪性能。首先，以车辆二自由度动力学模型及车辆道路几何位置关系为基础，建立车-路横向动力学模型。其次，基于单点预瞄最优曲率模型设计侧向加速度PD跟踪控制器，联立车-路横向动力学模型构建横向控制闭环系统，分析预瞄距离、车速、道路曲率的变化对系统响应的影响。最后，设计模糊控制器对预瞄距离进行模糊选择以提高车辆横向控制精度和减小侧向加速度，采用遗传算法对模糊规则进行优化以使横向控制系统性能达到最优。试验表明，相对固定预瞄控制方法，自适应预瞄减小了车辆侧向加速度，且道路跟踪的方向偏差和距离偏差均得到减小。
为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电，构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台，测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果表明，单个热电器件的输出性能与其安装压力和冷热源温差成正比，在相同冷热源温差条件下可适当降低冷源温度以提高其性能;随着冷热源温差增大，热电器件的最大功率所对应的输出电流明显增大;利用汽车发动机自身冷却系统中约90℃的冷却水对汽车尾气温差发电装置进行冷却时，当热端温度达到350℃的最大耐温值，安装压力大于57kPa时，单个热电器件的最大输出功率在3W以上。最后，基于该热电器件提出了汽车尾气温差发电装置的优化设计策略及其工作条件。
