基于全雅可比矩阵和伪逆法求解了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力，并提出了一种基于冗余驱动变刚度的协调内力的方法。通过求解机构的变形协调方程，得到机构的全雅可比矩阵的加权广义逆，从而求得该5-UPS/PRPU冗余驱动并联机构的内力表达式，通过有限元软件验证了该方法的正确性。以相应的5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床为例，分析了冗余分支驱动刚度的变化对各个分支内力幅值的影响，进而提出了一种协调内力的方法。通过分析其内力随冗余分支刚度的变化分布情况可知，非冗余分支各个驱动螺旋以及冗余分支约束螺旋所对应的内力幅值可以通过在一定程度上增大冗余分支的驱动刚度来降低。该方法对机械结构设计人员以及控制系统搭建人员在提高系统精度、降低系统内力方面有重要的参考价值。
为了有效扩大水下高压水射流清洗喷嘴的有效靶距，提出了一种结合水下注气系统的高压水射流清洗技术；设计了一套结合水下注气系统的高压水射流水下模拟实验装置，该装置通过水面高度控制和压力控制有效抑制了大流量水射流实验工况下的内部压力波动；计算并分析了在水深为10m的水下清洗过程中，喷嘴外环流内的气液比对射流流场的影响。分析结果表明，增大喷嘴外环流中的气液比，可以有效地增大射流的喷射速度，研究结果为水下清洗实际作业提供了理论依据。
采用分子动力学模拟方法研究单晶铜材料表面纳米切削特性。通过对单晶铜纳米切削过程进行分子动力学建模、计算与分析，研究了不同切削速度及切削厚度对单晶铜材料表面纳米切削过程中微观接触区域原子状态和切削力变化的影响规律。研究结果发现：在单晶铜表面纳米切削过程中，切削速度越高，切屑堆积体积越大，切屑里原子的排列越紧密，位错缺陷分布区域越大；在同种切削速度下，切削厚度越大，在刀具前方堆积的切屑体积越大，位错缺陷越多。不同切削速度及切削厚度下，切削力曲线均在切削初期呈上升趋势，达到稳定切削状态后围绕稳定值进行波动，但在切削初期，切削速度及切削厚度越大，切削力上升幅度越大；达到稳定切削状态后，切削速度、切削厚度越大，切削力越大。
提出了一种新型独轮机器人。该独轮自平衡机器人具有单一水平陀螺结构,首先利用陀螺的定轴性和稳定性使一个二维倒立不稳定系统变为一个二维准稳定系统,然后根据进动原理，采用旋转配重法对系统进行失衡修正,使系统具有很强的抗扰动能力。重点研究了该独轮机器人姿态的失衡与恢复状态。实验模型机实现了独轮机器人的定点自稳定，姿态失衡恢复，以及行走、转向功能。
通过对虎克万向节运动特性的分析，利用空间坐标变换法及空间投影几何法，建立虎克万向节轴承的瞬时转角方程，并建立轴承瞬时转速分析的数值方法，分析轴承的瞬时转速及瞬时转角与轴间夹角之间的关系；采用运动仿真法验证了分析结果的正确性。分析结果表明：主动叉头的轴承瞬时转速与从动轴承的瞬时转速并不相等，主动轴承的瞬时转速的波动大于从动轴承的瞬时转速的波动。研究结果为分析虎克万向节轴承的摩擦、磨损及润滑状态提供依据。
为提高放射治疗剂量的精度，减少因半影导致的剂量误差，引入切割线理论建立了半影解析表达模型。提出了以最大射野范围内半影宽度均值为优化目标，针对圆心偏置的圆弧类端面进行优化设计的方法，并将优化方法应用于中心叶片和离轴叶片的优化设计。结果表明：相比较最大圆弧相交半径法得到的端面形状，采用该算法优化后的叶片半影宽度均值减小了1.6%。
依据关节轴承摆动及磨损形式，建立了关节轴承运动特征矩阵。根据关节轴承运动形式和承载特点，引出了关节轴承寿命试验机49种理论构型；同时将现有寿命试验机归纳为4种构型，并对每种构型典型的寿命试验机进行了分析。最后根据实际工况条件，提出两种有使用价值的寿命试验机构型，并对这两种寿命试验机进行了方案设计。
为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题，构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置，进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明，阴极旋转能明显提高孔的圆度，旋转超声电解复合加工具有最大的平均加工电流，所加工孔的直径、深度都为三者中最大，表明其材料去除率是最大的。在此基础上，利用有限元ANSYS CFX软件,建立了气液两相流三维气穴模型，分析了阴极旋转和阴极高频振动对电解加工流场、电场的影响。仿真结果表明：阴极旋转使得气泡在阴极表面聚集，不利于气泡的排出，阴极振动加速了电解液的运动，有利于气泡的排出，因此具有最大的材料去除率。
以某型增压器涡壳为研究对象，采用热流固耦合分析方法，建立涡壳热流固耦合的有限元模型，对增压器涡壳热结构进行分析，获得涡壳的热塑性应变分布，确定涡壳产生热结构破坏的部位，并与涡壳热循环试验结果相比较，验证了涡壳热流固耦合分析模型的正确性。选取涡壳三个危险部位的热塑性应变为优化目标，采用响应面方法，构建了以涡壳危险部位结构尺寸参数为设计变量，以增压器涡壳的热塑性应变为优化目标的结构优化近似模型，采用基于响应面方法和遗传算法的多目标优化方法获得涡壳最优结构参数组合，并通过了热流固耦合仿真的验证。涡壳三个危险部位的热塑性应变分别从原来的3.3%、3.2%、2.6%降为0.66%、0.8%、1.03%，表明该优化方法改善了涡壳的热结构强度，降低了涡壳产生热裂纹的风险，提高了涡壳的热结构稳定性与可靠性。
通过氟金云母的高速点磨削试验，测试了加工表面硬度和表面粗糙度，分析了表面硬度和表面粗糙度随工艺参数的变化规律。基于单因素试验值和PSO算法改进的BP神经网络，利用最小二乘拟合，建立了氟金云母点磨削表面硬度和表面粗糙度关于各工艺参数的一元模型，以相关系数检验模型，证明模型具有较高可靠性。分析一元模型，提出表面硬度和表面粗糙度分别关于工艺参数的多元模型。基于正交试验值和PSO算法，对模型进行优化求解，并通过试验证明了模型具有较高可靠性。利用PSO算法对两个多元模型进行双目标优化，求解得到一组较为合理的工艺参数值。
研究了一种适用于压缩机的永磁同步电机无传感器全速度范围运行工况的控制方案。该方案在电机启动及低速阶段采用I/F速度开环、电流闭环的控制策略，中高速阶段采用基于改进的模型参考自适应无传感器控制策略，并实现两者的无冲击切换。对该方案进行了仿真和实验分析验证，研究结果证明了该方案的有效性。
为快速设计研制大型机器人冲压生产线并满足运动学、动力学、刚度等方面的设计要求，提出基于接口技术的多软件联合仿真策略：利用Dynaform软件模拟板料冲压成形过程、捕获动态负载曲线，并加载到压机上用于逼近真实载荷；利用ANSYS软件对关键部件作柔性化处理并导入ADAMS中替换相应的刚体，建立刚柔耦合的冲压线虚拟样机。以加工汽车侧围板为例，建立冲压线中主压机的运动学和动力学数学模型，提出系统能耗指标和安全-效率平衡系数两个综合性能评价指标。将刚柔耦合虚拟样机的仿真结果与理论计算结果及多刚体虚拟样机的仿真结果进行对比分析。结果表明，刚柔耦合的虚拟样机能够提高仿真精度、更真实地反映加工过程，为冲压线的整体设计、关键参数选择及现场安装调试提供理论依据。
为解决云制造环境下服务组合过程中出现的异常问题，提出了一种制造云服务组合异常自适应调整方法。通过建立异常处理模型对异常信息进行捕获、分类和抽象，并给出了一系列相应的异常调整策略，利用异常处理评测机制和异常自适应调整算法，实现服务组合对异常情况的自适应调整。实验结果表明，该方法能有效地解决异常问题，提高制造云服务组合的柔性。
综述了国家自然科学基金委员会（NSFC）机械工程学科2015年度科学基金项目的申请、评审和资助情况,以及2014年度科学基金项目的结题/进展情况，总结了项目执行过程中存在的问题。回顾了NSFC机械工程学科在重大研究计划立项论证、学术交流与合作、人才培养与团队建设和鼓励创新等方面的管理举措。综述了2015年度NSFC机械工程学科资助下我国机械工程领域取得的最新进展和典型成果；同时，对2016年度的相关工作进行了展望。
针对汽车多变量集成优化平顺性和操纵稳定性的问题，以某重型车为研究对象，建立了带有驾驶室悬置和空气悬架的整车模型。以驾驶室悬置参数和悬架参数为变量，建立了多目标协同优化模型。利用理想参数修改法确定了6个最佳优化参数，运用响应面方法拟合出4个回归模型，并进行加权，得到优化目标的最优解和权重因子大小。与仅选择悬架参数进行优化设计的结果对比，集成优化后的驾驶室悬置与悬架参数更理想，平顺性和操纵稳定性改善较明显。
为了研究超声振动珩磨作用下的空化效应，基于超声空化动力学和热力学基本定律，建立了超声振动珩磨单空化泡热力学方程；数值模拟了各珩磨参数对空化泡运动半径的影响，间接分析了各参数对单空化泡溃灭温度的影响。结果显示，珩磨参数对空化泡溃灭温度影响微弱，单空化泡的溃灭温度大约为300～1400K；在超声钻床上，以铝箔纸为试验材料进行了超声空化试验，试验结果与理论分析基本一致。
为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度，采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀，对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合，所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析，其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。
研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点，提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础，建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型，分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验，结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性，其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。
橡胶输送带恢复力模型辨识及其参数识别是研究输送带迟滞能耗的关键问题。提出采用高斯函数描述恢复力模型，并采用理论与实验研究相结合的方法分析和验证了高斯函数描述恢复力的可行性及准确性；以实验数据和拟合数据为训练样本，采用经果蝇算法优化后的RBF神经网络对不同激励下恢复力模型系数进行预测，再通过实验对预测结果的准确性进行了验证。
针对产品零部件表面工程技术工艺建模复杂的问题，以多色集合理论为辅助对表面工程技术工艺建模进行深入研究。首先，运用多色集合理论选择表面工程技术方法并对工艺规划进行数学建模，建立表面功能需求映射矩阵和表面工程技术工艺需求围道矩阵。然后，将表面处理技术工艺需求划分为循环需求和线性需求，通过进化算法和多色图理论分别对两种需求对应的工艺路线进行求解。最后，以微线段齿轮的表面处理工艺过程作为验证，获得合理的表面处理工艺路线。
利用超级电容的功率密度高及可大电流充放电等特点，提出并设计了锂电池与超级电容双能源电电混合动力系统，建立了基于交流电力测功机的混合动力系统在环综合测试台架。采用70.4V/40A·h的磷酸铁锂电池组与48.6V/165F超级电容模组进行混合，并设计了基于综合测试台架的后向工况测试流程。最后采用UDDS动态工况，完成对基于模糊PID控制的双能源能量管理策略系统的在环测试。测试结果表明，通过混合结构及能量管理策略，锂电池组的充放电电流均限制在1C范围内，超级电容承担大部分电流波动，保护了锂电池组。
结合静态和动态拓扑优化方法对汽车前纵梁进行耐撞性设计，通过静态拓扑优化方法分别获得前纵梁在轴向刚度最大和侧向刚度最大时的结构形式，通过动态拓扑优化方法获得前纵梁具有最大吸能时的结构形式。对拓扑优化结果进行分析，综合考虑前纵梁的轴向刚度、侧向刚度和吸能特性，最终确定前纵梁的最佳截面形式与诱导结构的尺寸和位置。优化前后前纵梁的吸能特性对比结果表明，拓扑优化使前纵梁的耐撞性能有一定的提高。
介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点，重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点，以及相应的研究现状，讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术，以及为解决这些技术所进行的探索和尝试。推动液压自由活塞发动机的发展可从结构改进、燃料及燃烧技术突破及多学科融合技术等方面进行。
线缆布线与安装是复杂机电产品设计中带有普遍性的难题，线缆的敷设质量已成为衡量产品整机性能和可靠性的一个重要指标。介绍了线缆虚拟装配的内涵和主要研究内容，重点对线缆虚拟装配涉及到的关键技术及其特点进行了分析，对比分析了国内外线缆虚拟装配的研究现状，分析和指出了线缆虚拟装配存在的问题以及发展趋势。最后对增强现实技术在线缆装配领域中的应用进行了展望。
