在给出机床关键几何误差和影响因子定义的基础上，提出了识别机床关键几何误差的新方法。以一台精密卧式加工中心为例，利用多体系统理论建立了机床几何误差与综合误差的映射关系模型，通过计算和比较影响因子，最终识别出16项影响机床精度的关键几何误差。示例表明：该方法可以有效地识别出对机床综合空间误差影响较大的几何误差因素，从而为合理经济地进行精度设计和控制提供重要的理论依据。
进行误差建模与分析，可以为机床精度设计及误差补偿提供重要的依据。根据机床的拓扑结构特点，提出一种基于三维矢量链的机床空间误差模型。以单元误差的作用规律分析为基础，详细阐述了误差累积的规律及计算方法，并给出了应用示例。
提出一种基于Kohonen神经网络的温度测点辨识优化算法，用机床进给系统上不同位置处的温度测点变化值及定位误差作为输入样本来训练神经网络。利用该网络的自组织竞争将胜出的结果输出到相应的分类模式中，根据各类分类模式中温度变量与热误差之间的相关系数，确定出机床热关键点。通过多元线性回归理论建立了热误差模型，与基于变量分组优化方法的热误差模型比较发现，该方法具有更好的可行性和有效性。
超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件——中心蜗杆和内超环面齿轮的齿面是一种复杂的空间曲面，中心蜗杆和内超环面齿轮实体模型的精确性直接影响到数控加工的精度。研究了中心蜗杆数字化建模问题，根据中心蜗杆的数学模型，对其螺旋齿面进行网格划分，提出基于齿面网格的超环面行星蜗杆传动系统精确实体建模方法，并通过数控加工进行了验证。
对大型工艺往复式压缩机系统出现振动异常现象的原因进行分析，计算了不平衡力/力矩，在扰力矩计算的基础上对压缩机基础振动状况进行了分析;建立了压缩机-驱动电机轴系模型并进行了有限元模态分析，得到了轴系振动前六阶振型与相应频率;建立了气流脉动与管道系统振动分析的有限元模型，进行了有限元分析计算，得到了管路系统的固有频率和相关研究节点的振幅。分析计算结果表明：由扰力矩引起的机身振动在允许范围内;管路系统的流固耦合振动是导致压缩机系统发生振动故障的主要原因。通过调整压缩机运行转速，改变了激振力频率;提出了管路系统优化方案，优化后的管路系统的固有频率显著提高，能有效避开激振力频率，明显降低管路系统的振幅，其最大振幅降至165μm，满足API618标准要求。
针对多品种、小批量机械产品快速制造技术是目前制约个性化制造的瓶颈问题，提出将快速扩展随机树(RRT)算法用于焊接路径的规划设计，建立了复杂部件的快速焊接规划方法和适应于快速焊接的任务分配器。以移动焊件距离最小和焊接机械手臂从一点出发能最大限度地完成多条焊缝焊接作业为前提，建立了基于RRT算法的运动路径规划器，该规划器能在最短时间内规划出从焊缝焊接起点到焊缝焊接终点的最优无碰撞路径，其焊接任务分配速率和路径规划速率较传统的焊接方法提高5倍左右。
给出了磁场中轴向运动条形导电薄板的动能、应变能以及电磁力表达形式，应用哈密顿变分原理,推导出了轴向运动导电板的非线性磁弹性振动微分方程。通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法，得到横向磁场中对边简支边界约束轴向运动条形板的达芬型磁弹性振动方程。利用多尺度法进行求解，得到组合共振发生时确定共振幅值的幅频响应方程，并给出定常稳定解的判定条件。通过数值算例，得到轴向运动速度、磁感应强度、激励力和轴向拉力等参量不同时的振幅变化规律曲线图以及系统振动的时程响应图和相图，分析了不同参量对共振幅值和非线性特征的影响,并对系统呈现的概周期和混沌运动行为变化规律进行了分析。
研讨了一种单排的连续切换全向轮及其全方位移动机器人的全向轮布局选择与运动时的稳定性问题，提出了一种单排的连续切换全向轮的结构，并基于此结构建立了移动机器人系统的运动学模型，通过解析系统速度逆雅可比矩阵的秩，得到了系统实现全方位运动的条件，分析给出了实现全方位运动所需的三轮、四轮的布局方式。同时，根据非完整系统的劳斯方程，建立了全向轮机器人的动力学方程，计算了车体在斜坡上运动时不发生后翻和侧翻的条件，并用ADAMS软件进行仿真验证了模型。研究为此类系统的设计和控制提供了理论基础。
采用0.3″的精密多齿分度台与平面反射镜组合,对转台分度误差进行检测。针对多齿分度台安装倾斜对检测结果产生影响的问题,提出了利用双轴光电自准直仪Y轴读数补偿调整误差的方法。根据转台分度误差是由多次谐波叠加的特点,采用谐波分析的方法对测量得到的离散数据进行拟合处理,得到用于转台分度误差补偿的连续曲线模型。对分度误差为17.82″的转台进行实测和误差补偿,补偿后转台的最大分度误差为2″。
为了实现机器人的拟人运动，提高其对外部环境的适应性，基于串联弹性驱动器(SEA)驱动形式提出一种仿肌弹性驱动的机器人转动关节，以实现机器人在受迫振动或受冲击下的柔顺自调整运动。该关节机构参考人体肌肉-肌腱组织的Hill-type模型，采用具有对抗形式的主动弹性驱动和被动弹性牵制的设计方案，模拟肌肉收缩运动和功能，产生牵拉力以驱动机器人的关节。通过对该弹性驱动关节进行建模分析，得到其动力学描述方程，结合多次仿真测试中获得的系统运动特性曲线，在掌握其运动规律的基础上完成了其动力学性能评估。此外，针对关节机构具有的强弹性、低刚度特点，提出一种基于虚拟刚度补偿的控制方法，并应用在具有仿肌弹性驱动关节的二自由度机器臂上，实验结果表明其可行、有效。
针对如何在工程现场快速而简单地组建基于云的制造系统这一问题，通过分析适应定制生产要求而组建的基于动态云制造的组态，发现其组态是一个以动态云制造云发起者为起终点的、具有若干阶段的封闭环;通过分析选择动态云制造成员时需考虑的因素，将指标转化为一个体现用户要求的量纲一量;通过对动态云制造组态进行改造，将其改造为适用动态规划的层次结构，然后将体现用户要求的量纲一量作为动态规划的权引入路径优化，从而得到了可以利用动态规划方法和LINDO软件进行优化的组建动态云制造时成员选择的优化模型;最后，讨论了一个具体例子。
针对制造服务资源在制造商搜索、获取、匹配、交易、使用过程中的多样性、动态性、离散性等特点，提出了一种云制造服务资源集聚机制与新的商业模式，建立了面向装备制造行业的云制造服务需求与资源响应模型，并采用直觉梯形模糊集匹配算法进行求解。通过某风电设备的云制造服务应用验证了该模型的可行性，研究成果为促进装备制造服务化发展提供了一种先进实用的方法和关键技术。
针对云制造过程中的制造资源虚拟化问题，分析了制造资源的存在形态、构成及其属性，提出基于RFID技术与对象名解析服务的制造资源感知与追溯逻辑架构，以实现物理制造资源虚拟化;通过建立虚拟制造资源静态-动态集成元模型，为异构、动态的虚拟制造资源的重组和融合提供统一描述机制;在此基础上，将移动Agent和云服务发现机制相融合，提出云Agent（cloud Agent）的概念，并基于资源中介的改进合同网机制,实现云制造服务自适应管理和调度;给出了面向复杂产品协同的制造资源云服务平台原型系统，并结合汽轮机制造服务协同应用案例，初步实现了制造资源虚拟化和服务部署。
针对一维观测矩阵的极度欠定盲分离模型，结合盲源分离和总体经验模式分解的优点，利用总体经验模式分解将单通道信号转化为固有模态矩阵，重组观测矩阵，再通过近似联合对角化实现信号的盲分离。数据仿真说明该方法能提取低信噪比下的轴承故障信息。实验中，对2种不同故障的轴承进行故障诊断，从而进一步证明了该方法的有效性。
建立了某设备两级行星齿轮传动系统非线性纯扭转动力学模型，模型在综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙与综合啮合误差等强非线性因素的基础上，推导出系统在广义坐标下的量纲一动力学方程，并采用数值积分方法对方程组进行求解，得到了系统的非线性动态响应结果，综合运用分岔图、相空间轨线和Poincáre截面研究了激励频率、啮合阻尼比对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明：多级行星轮系在高速轻载工况下，由于齿侧间隙与时变啮合刚度等非线性因素的耦合作用使其具有丰富的非线性动力学特性;系统随激励频率的变化出现简谐运动、非简谐周期运动、拟周期运动和混沌运动等多种运动状态;系统通过Hopf分岔等多种途径由周期运动进入混沌运动;增大系统啮合阻尼比可使系统复杂运动状态区间缩小，稳定周期运动状态区间扩大。
为提高复杂产品并行拆解的效率，提出了一种针对复杂产品的并行拆解建模及规划方法。通过构建拆解约束图确定零件之间的连接关系，利用传递闭包算法进行聚类分析，将产品分解为若干个组件的集合。提取组件与组件之间的连接零件集合，利用人工蜂群算法对连接零件集合以及每个组件分别进行拆解规划，从而得到复杂产品的并行拆解模型及规划序列。以摩托车发动机的并行拆解为例，对该方法进行了验证，结果表明该方法能有效地实现复杂产品的并行拆解，提高复杂产品的拆解并行度和拆解效率。
齿形充满不充分和成形载荷过大是螺旋锥齿轮锻造近净成形的主要问题。利用弹塑性有限元法模拟螺旋锥齿轮从动轮一火两锻的半闭式锻造过程，提出通过优化预成形件面锥形状以改善轮齿端角隅部位填充不满的现象，运用正交试验优化设计方法，确定预锻件高度、圆弧弦高、圆弧弦角以及圆弧高点离轮齿小端的距离4个工艺因素对轮齿充满程度和成形载荷的影响规律，选出最佳工艺因素组合。在此基础上提出在轮齿小端设计分流腔的模具结构，以进一步改善齿轮小端角隅充满不理想的现象，对比分析两种工艺方案的成形载荷的峰值，分流锻造成形载荷减小了22.45%。在25MN电动螺旋压力机上进行锻造试验。通过数值模拟和试验结果的对比分析，验证了新工艺方案的有效性。
将四阶矩方法与响应面方法相结合，提出一种适用于隐式极限状态方程的可靠性灵敏度四阶矩估算方法。该方法将可靠性灵敏度计算方法与有限元方法相结合，可以准确、快速地计算具有任意分布设计变量的复杂模型可靠性灵敏度，为复杂结构可靠性灵敏度计算提供了一种新思路。对曲柄滑块机构和压力容器管接头两个不同类型的数值算例进行了可靠性灵敏度计算，并采用Monte Carlo方法对计算结果进行了验证。结果表明，两种方法计算得到的可靠性差异很小，且四阶矩估算方法的计算效率远高于Monte Carlo方法的计算效率。
针对传统铁质气缸套与铝合金气缸体匹配性差，长期使用导致漏油、漏气等问题，提出了一种制备铝基梯度复合材料气缸套的新思路。依此思路，采用Al-19Si-5Mg-1Cu-1Ni-1Ti-1Mn合金为毛坯材料，通过离心铸造的方式成功制备了初晶Si与Mg2Si颗粒互补增强的铝基梯度复合材料。从心部到外壁，该梯度复合材料具有两层结构，内层含有高体积分数初晶Si与Mg2Si颗粒，形成增强层;外层没有初晶颗粒，为非增强层。对两层结构的部分常温性能指标进行初步测试，结果显示，增强层具有高硬度、高耐磨性和良好热稳定性的特点。
航空发动机叶片是高性能航空发动机的核心部件，其几何形状和加工精度对航空发动机的使用性能有很大影响。因其特殊的工作环境和功能要求，一般将其设计加工为变截面、强扭曲、薄壁曲面，其中弧线是表征其几何形状的重要参数之一，如何快速高效地提取叶片截面中弧线参数已成为航空叶片检测中亟待解决的关键问题。为此结合移动最小二乘法(MLS)提取中弧线，该方法首先将叶片二维截面点云进行分段处理，并通过带影响域的移动最小二乘对叶盆、叶背稀疏点进行加密，进而利用等距曲线原理提取航空叶片中弧线参数。同时就中弧线提取算法精度评价和噪声影响进行分析 。
结合装配位姿视觉检测系统的研发，为提高红外LED靶点质心亚像素定位精度与稳定性，对红外LED靶点图像的灰度分布模型进行了研究，提出了一种基于自由曲面拟合的质心定位算法以获取靶点图像的亚像素中心。根据靶点图像的灰度分布，该算法通过双三次样条插值生成靶点灰度分布曲面，利用拟牛顿法求取曲面顶点即靶点图像中心的亚像素坐标。实测实验显示该算法在图像噪声水平较低的高精度测量环境中，当靶点距离摄像机约5m和12m时，与高斯曲面拟合法和加权灰度重心法相比，该算法都能更准确地描述靶点的灰度分布，生成的灰度曲面更加接近靶点图像的真实分布，在高精度测量环境中具有更高的测量精度和稳定性。
通过对自行式载重车4点悬架同步驱动机械和液压系统工作机理的分析，建立了系统的多领域物理模型和数学模型;针对该同步升降系统存在的耦合性、非线性和模型参数不确定性特点，提出了一种基于多点输出耦合的模糊PID多缸同步驱动控制策略，以4点悬架柱塞缸实际输出位移耦合值为理想输出，由4个独立的位置同步模糊PID控制器分别实现阀控柱塞缸对理想输出动态和稳态的实时跟踪控制。额定载荷为1MN的自行式载重车悬架同步升降试验结果显示：运用该控制策略的车辆悬架同步升降过程中的4点悬架高度的动态误差为±3mm，稳态误差为±1mm，对比试验表明，基于多点输出耦合的模糊PID控制策略具有较高的同步驱动控制精度和较强的适应性与鲁棒性。
使用有限元软件分析了橡胶衬套对悬架NVH性能的影响。柔化其他悬架部件,建立了多体动力学刚柔耦合模型。通过试验设计(DOE)分析了橡胶衬套刚度对悬架NVH性能的灵敏度并进行了优化。通过对比优化前后仿真结果，可以看出悬架中高频NVH性能得到了改善。将模型仿真与道路模拟机测试结果进行对比，验证了模型的准确性。
提出了一种基于主成分分析(PCA)和多变量极限学习机(MELM)的轴承剩余寿命预测方法。该方法首先利用PCA技术融合多个表征轴承运行状态与衰退趋势的时域频域特征指标来消除特征间的冗余性和相关性;进一步在单变量极限学习机(ELM)的基础上构建多变量极限学习机模型来预测轴承剩余寿命。该方法克服了传统单变量极限学习机结构简单、信息匮乏等缺点，能有效提高轴承剩余寿命的预测精度。运用全寿命轴承振动数据对模型进行验证，结果表明，相比单独应用ELM模型或MELM模型，基于PCA和MELM剩余寿命预测方法具有更高的预测精度和稳定性。
以矩形截面Z型薄壁弯梁为例，引入新型梁单元参数化模型建模方法，通过对薄壁梁进行碰撞分析提取了塑性铰的弯曲刚度特性曲线，将参数化后的弯曲刚度特性曲线赋予梁单元简化模型，实现了梁单元模型对壳单元模型的等效替代。在此基础上，应用均匀拉丁方试验设计方法，选取一定数量的参数样本点，建立了设计变量与弯曲刚度曲线参数之间的响应面近似模型，并采用连续二次规划的优化算法对梁单元模型进行了耐撞性优化。结果表明，采用新型梁单元简化模型代替详细的壳单元模型进行优化分析是可行的。
