提出一种具有完全各向同性的3-PPRRR移动并联机构，该机构每个分支由2个移动副和3个转动副组成，其中第一移动副和第二移动副垂直 第一转动副轴线与第三转动副轴线相互平行，第二转动副轴线垂直于第一转动副轴线，3个分支呈正交布置。运用螺旋理论得出如下结论：单个PPRRR分支对动平台施加1个约束力偶，在正交布置条件下，3个分支约束力偶线性无关，约束动平台的3个转动自由度,第一移动副可作为驱动副。根据此自由度特性可证明各个PPRRR分支中第二转动副为消极副，进而简化该机构的运动学分析，得到3-PPRRR并联机构的位置、速度和加速度的正逆解关系以及工作空间，结果表明该机构具有3个完全解耦的移动自由度和完全各向同性。
针对7500t浮吊设计要求,使用等效杠杆法提出用盘式制动实现换挡的减速器设计方案。减速箱共有两个自由度，通过限制其中一个自由度可以实现高速和低速的切换，采用液压闭环控制系统实现平顺换挡。在两种不同工况下，减速箱能够在同一个输出轴上输出不同挡位的运动,且高低速之比可以达到2~16，满足了大载荷平稳起升和快速下降的使用要求，目前已成功投入使用。
为了实现复杂曲面零件的柔性加工，设计了一种机器人砂带磨削系统。该系统既继承了机器人位姿变换的灵敏性，又兼顾了砂带磨削机加工效率高的特点，比传统磨床更具有柔性，能适应多品种、小批量的现代生产模式。磨削机采用了浮动横梁技术，能实现砂带的柔性张紧和快速调偏。磨削系统通过力反馈控制能够实现高精度的磨削加工。单条路径磨削及曲面磨削试验验证了系统进行高精度磨削的有效性，但相邻两磨削点间距离应与系统速度响应距离相匹配。
为更好地支持产品快速响应设计，提出了一种基于功能-原理-行为-结构(FPBS)的产品模块重构设计方法。针对期望模块的设计需求，采用FPBS的迭代映射方法建立了存在模块的FPBS设计分解模型；以此为基础，进行功能重构、原理构型、行为组合、结构重构，以建立期望模块的动态模型；进行了期望模块结构设计，从而实现产品模块的重构设计。将该方法应用于堆垛机推拉机构的重构设计，双倍程推拉机构变型为四倍程推拉机构，验证了该方法的可行性和有效性。
基于Stewart平台关节空间动力学方程，分析了影响通道间负载交联耦合的主要因素，采用矩阵和向量范数理论提出了4种负载交联耦合评价指标。基于平台结构设计参数，运用负载交联耦合评价指标，对飞行模拟Stewart平台通道间负载交联耦合进行了仿真研究，并用飞行模拟Stewart平台试验样机进行了试验验证，证明了负载交联耦合评价指标的有效性和合理性。
目前变量泵－变量马达系统的速度调节过程相当于变量泵控制定量马达或定量泵控制变量马达,这种方式存在系统溢流损失大、调节速度慢和没有发挥系统潜能等缺点。为克服这些不足，提出变量泵－变量马达自适应控制算法。变量泵对马达转速进行主动闭环控制，变量马达根据变量泵排量作随动控制而实现变量泵和变量马达排量的同时调节。采用单神经元自适应PID控制算法进行变量泵控制，采用预测自适应控制算法进行变量马达控制。给出了变量泵－变量马达自适应控制算法基本原理和框图，仿真和实验表明该算法可以提高系统响应速度、减少溢流损失。
针对高陡度保形光学镜面的检测问题，提出了一种基于多段拼接的坐标测量方法。首先，将保形光学镜面轮廓划分为具有一定重叠区域的数段较短面形轮廓；然后，通过测量系统与被测工件之间的相对转角与平移位移调整被测工件的姿态，以实现分段轮廓的测量；最后通过拼接算法将各段面形轮廓拼接起来，重构出被测工件的面形误差。建立了高陡度保形光学镜面多段拼接测量方法的最小二乘数学模型，并在此基础上开发了高精度的测量试验系统。对口径为120mm、长径比为1.2的椭球形保形头罩进行了实测试验。测量试验表明，该方法能够高精度的重构出面形轮廓，方法简单实用。
基于纵扭共振旋转超声切削的运动特性和动力特性，分析了纵扭振动模式下的切削轨迹特征和切削特性，讨论了纵扭共振旋转超声切削提高加工精度和系统刚度的实质。针对淬硬金属材料和脆性材料，在铣床上利用标准机夹刀具，在恒进给和润滑状态下，进行了纵扭共振超声铣削加工实验。比较了传统铣削加工和纵扭共振超声铣削加工所产生的加工工艺效果，实验结果表明,纵扭共振旋转超声切削不受加工材料的限制，比单一轴向振动旋转超声加工具有更优良的加工特性。
采用一组PVDF(polyvinylidence fluioride)阵列测量了简支梁声辐射模态，在简支梁表面粘贴一组相同形状的矩形PVDF薄膜作为传感器，通过设计这组PVDF输出的加权系数，得到各阶声辐射模态的幅值。研究表明，PVDF的加权系数与辐射体表面上的外激励力无关；实验结果表明，这种声辐射模态传感器的设计是可行的。
从简化磨粒形状入手,用解析法对未变形磨屑平均厚度模型进行了修正；通过日本某公司生产的超景深三维显微系统VHX-600测量了磨粒间距,并根据55钢的平面磨削实验,采用非线性回归法推导出了基于未变形磨屑平均厚度的单位磨削力和切向磨削力的经验公式。
从机构学、传动机械学、高端数控、微/纳测试与传感等11个研究领域，以及重点与人才类项目介绍了国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械学科2008年度结题项目的主要研究进展与相关研究成果。指出了结题报告中存在的一些共性问题。
以双环减速器为研究对象，分析了影响双环减速器振动噪声的主要因素，影响因素包括由时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励组成的齿轮啮合内部激励以及环板不平衡惯性力产生的动态激励。利用I-DEAS软件，建立了包括齿轮、环板、传动轴、轴承和箱体的整个减速器系统的动力有限元分析模型，计算了减速器的振动模态、动态激励下的时域和频域响应，以及速度级1/3倍频程结构噪声。利用振动测试分析仪对双环减速器进行了模态测试及振动测试，测试结果与有限元仿真结果相当接近。
在Litvin等的预设定传递误差曲线螺旋锥齿轮主动设计方法基础上，考虑初始计算点位置对安装误差敏感性的影响，对预设定传递误差曲线螺旋锥齿轮主动设计方法进行了改进。通过安装误差敏感系数的计算与比较，确定合理的初始计算点位置，由局部综合法求得满足预设定传递误差曲线且容差性较好的一组小轮加工调整参数。计算实例表明,合理选择初始计算点可使误差敏感系数数值平均下降26.68%。
建立了一种基于流体动力学的化学机械抛光模型，利用流体动力学方法推导了抛光液流场的雷诺方程，并通过计算机求解偏微分方程，对抛光过程中晶片和抛光垫之间的抛光液液体薄膜厚度以及液体薄膜压力分布进行了仿真计算。分析了液膜厚度、晶片倾斜角和液膜负荷力、液膜压力力矩的关系，讨论了抛光载荷、抛光转速对最小液膜厚度、晶片倾斜角以及液膜压力分布的影响。结果表明，不同抛光速度和抛光载荷下，抛光液膜厚度、液膜压力和晶片倾斜角呈现不同的分布规律。比较仿真和实验中抛光输入参数对晶片下液膜厚度的影响曲线发现，仿真结果与实验结果的变化趋势一致，证明建立的抛光液液膜厚度及液膜压力分布模型的有效性。
针对机电产品市场周期中配件需求预测与供应问题，基于机电产品易损耗零部件的失效时间分布密度函数，分析了产品中这类零部件的服役年龄分布和替换规律，建立了面向机电产品市场周期的机电产品配件需求预测模型，继而提出了机电产品配件生产与供应策略。以零件的寿命分布满足正态分布函数为例，通过数值仿真，分析探讨了零件失效时间分布密度函数的参数和生产批量对零件替换率和配件需求量的影响，提出了基于零件寿命正态分布的配件生产供应方案，与常规方法的对比分析表明，所提方法具有优越性。
提出分支中含有平面闭回路结构的完全各向同性空间移动并联机器人机构型综合的一种系统方法。首先基于螺旋理论给出移动并联机构的速度表达式，然后根据互易螺旋理论确定出分支的主动螺旋、可动非主动螺旋和惰性螺旋，再依照分支连接度的不同列举出所有可行的基本分支运动链，并通过运动副替换得到分支中含有闭回路结构的运动链，最后利用所综合出的支链按照主动副的配置要求将动平台和静平台连接起来即可实现预期的机构。利用该方法综合出41种分支中含有闭回路的对称完全各向同性空间移动并联机构。
采用实验与数值模拟相结合的方法研究了基于流体柯恩达效应而形成的自激励旋进射流的流动特性。采用热线风速仪测量旋进喷嘴出口射流的速度，并对该射流进行功率谱分析以研究其旋进特性，结果表明，实验所用的膨胀比E=10、长径比L/D=2的喷嘴同样能产生明显的旋进射流，旋进频率主要取决于喷嘴的尺寸和射流的流速，并随流速的增大和喷嘴直径的减小而增大。采用大涡模拟（LES）方法数值研究了喷嘴内部自激励旋进射流的流动，得到了流场的速度分布和压力分布，比较了喷嘴膨胀比、长径比和雷诺数的影响。数值模拟结果显示，即使射流进入对称的圆筒中，突然膨胀后的流动也是不稳定的，在膨胀比E=5时射流的自维持旋进特征较为明显。
针对机器人辅助模具精密抛光系统发展的要求，提出了一种复杂模具曲面三维重构方法。分析了模具抛光件型线三维重构方法的原理和实现过程，并详细讨论了面向精密抛光的复杂模具曲面三维造型方法的关键技术，包括节点的选取、端点切矢的选取等；给出了在精密抛光系统中，复杂模具自动抛光曲面的编程控制策略和实现方案。应用所提的面向精密抛光的复杂模具曲面三维重构方法能使精密抛光系统在加工的不同阶段始终蕴涵不等的模具曲面加工信息，从而提高了抛光效率和产品质量，并降低了工人劳动强度。
基于磁控形状记忆合金（MSMA）直线执行器的研究,提出了基本式和差动式两种类型的MSMA旋转执行器。分别介绍了两种执行器的工作原理、结构和控制策略,推导了执行器的位移和转速公式,绘制出了MSMA元件的相对磁导率与磁通密度的关系曲线。在磁场有限元分析的基础上设计并研制了旋转执行器样机,比较了不同结构和不同控制策略下样机的实验速度曲线。样机的实验结果验证了MSMA旋转执行器工作机理的正确性和设计方法的可行性。
采用粉末冶金方法制备了CNTs-Ag-MoS2-Cgraphite复合材料，研究了滑动速度变化对复合材料在带电状态下摩擦磨损性能的影响。实验结果表明：在电摩擦磨损过程中，随着滑动速度的增大，滑环所黏着的气流厚度增大，使得电刷与滑环接触表面间隙加大，材料表面的接触电阻增大，电压降也随之增大，而摩擦因数呈线性下降趋势；电流作用产生的超温现象，加速了摩擦表面的磨损，带电磨损时的磨损率大于纯机械磨损时的磨损率且随速度增大先降低后提高；材料转移现象及电流化学作用导致正刷的磨损率大于负刷的磨损率。
采用考虑压板、焊接件和工作台的有限元模型研究初始外拘束力对堆焊焊接残余应力的影响，分析拘束释放前后的残余应力分布，比较多体耦合模型和位移约束模型的计算结果，并与试验结果进行对比。结果表明：位移约束模型计算的残余应力比多体耦合模型计算的残余应力大，多体耦合模型能更好地反映实际试验条件；随外拘束力增大,焊缝中心上表面横向残余应力增大，下表面残余应力减小，当外拘束力增大到一定程度时，随拘束力增大,上表面横向残余应力减小，下表面残余应力增大；拘束位置距焊缝较远时，拘束释放使焊缝上表面的横向残余应力减小,而焊缝中心下表面的横向残余应力增大。
根据连铸坯高温蠕变的力学性能，提出按连铸坯的温度给定连续弯曲和矫直段应变速率，并给出了新型连续弯曲、矫直曲线。将采用该曲线的设计方案应用于一台多点弯曲、矫直直弧形板坯连铸机的连续弯曲、矫直改造中，效果良好，设备运行稳定。改造后铸机的高度及铸机外弧基准线均保持不变，这是传统连续矫直曲线无法实现的。该曲线可适用于新铸机的设计中。
分析了不可压缩、非等温、黏性非牛顿流体在型腔内的流动特点，应用小波有限元法准确地模拟出熔体型腔内充模流动模型，克服了传统有限元在工程奇异性问题求解中的不足。算例表明，数值计算结果与实验结果比较一致，该方法成功地模拟了注塑成形型腔内流体的流动过程的重要特征。
为缓冲和衰减全频域范围内由路面不平度引起的冲击和振动，突破传统悬架的结构局限性，基于机电系统相似性理论，设计了一种车辆蓄能悬架系统，优化了蓄能悬架系统的结构，建立了1/4车辆蓄能悬架系统数学模型，应用复域机械阻抗法，分析了蓄能悬架系统的动态性能。仿真结果表明，在轮胎动载荷及悬架动行程不增加的前提下，车辆的乘坐舒适性显著提高。
考虑轮胎接地摩擦的非线性特性，建立胎面-地面系统的考虑时间延迟的动力学振动模型，以常微分方程稳定性理论和非线性动力学理论为基础，阐明了轮胎的自激振动是一种非线性动力学Hopf分岔后出现的稳定极限环振动现象。通过MATLAB/Simulink进行仿真试验,证明了自激振动现象的存在，并且系统在临界车速发生了Hopf分岔，与实际情况一致。
针对现有轮胎模型应用中存在的不足，开发了考虑气胎弹性的汽车车轮模型。模型用六向弹簧阻尼器模拟了气胎的弹性，并为接地印迹块外力计算创造了条件，接地印迹块与地面的接触摩擦采用动静摩擦分离的建模方法进行建模，准确计算了车辆在零速度附近的受力。通过对零速度工况、原地转向工况、转向小干扰工况、操纵稳定性工况的仿真，验证了模型的正确性。
