提出了一种设计空间差别处理方法,改进了传统的设计空间移除方法会移除全局最优的弱点。首先应用昂贵点构建一个逐渐缩小的重点空间,同时将在设计空间移除方法中被删除的空间定义为其他空间,然后每次迭代都应用二阶多项式响应面（QF）同时搜索这两类空间,并分别从中选取数目不同的新的昂贵点参与QF的更新和重建。该方法采用在其他空间中选择少量新的昂贵点来代替移除空间,有效地避免了局部最优的陷阱。多个标准函数算例的验证表明,新的方法具有较高的精度和效率。将该方法应用于某款车的后车架轻量化设计中,经过优化,后车架系统的质量减小了7.67kg,即整个系统质量减小了10.4%,且其刚度性能得到提高。与以前提出的混合自适应元模型方法相比,新方法的精度和效率都有显著提高。

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。

基于超声雾化理论和超声聚焦理论,提出了一种应用于精密磨削加工中的球面聚焦超声汽雾冷却系统,在使用超声雾化作为冷却方式的同时,利用聚焦超声将汽雾汇聚到指定的换热位置,以提高汽雾的利用率。利用Fluent软件数值模拟和平面热源条件下稳态换热试验分析了聚焦汽雾和聚焦超声对聚焦超声汽雾冷却系统换热特性的影响。结果表明,当试件位于汽雾焦区时,聚焦汽雾的换热性能最佳,试件表面温度最低;同时,聚焦超声有助于强化中心区汽雾换热,进一步提高聚焦超声汽雾冷却系统的换热能力。

运动过程中能耗传递效率较低是制约仿生机构应用于实际的主要问题之一。提出功耗比性能评价指标,并以两种三自由度球面并联机构——3PSS/S并联机构和3RRR并联机构为研究对象,建立其功耗比数学模型。设定运动姿态角范围,分别计算两并联机构理论功耗比,并绘制曲线图比较其功耗传递性能。开展3PSS/S并联机构功耗比实验,绘制实验功耗比曲线,并与理论分析所得曲线进行对比,以验证功耗比性能指标的合理性和实用性。

分析了三级分段变刚度双质量飞轮(DMF)刚度随扭转角变化的特征,考虑刚度非线性因素建立了搭载DMF的汽车传动系非线性扭转振动模型和对应的微分方程,采用平均法和Runge-Kutta数值积分方法编制算法程序,推导和分析扭转角非线性频率特性近似解析解,并对不同转矩频率下的强迫振动响应进行仿真分析,以进一步探究三级分段变刚度DMF在传动系统中的非线性振动特性。

对偏心运动双平面超精研抛圆柱面的加工技术进行了理论和试验研究。基于几何运动学理论建立了加工系统数学模型，应用速度矢量法求解圆柱工件各运动参数，进而实现了工件圆柱面加工轨迹的仿真，分别分析了工件中心至夹具中心距离与夹具中心至研磨盘中心距离的比值、夹具自转转速与夹具公转转速的比值对加工轨迹形态和轨迹交叉角度的影响规律。在自制试验装置上对轴承钢GCr15圆柱滚子进行了超精研磨和抛光试验，改善了一批工件圆柱面的圆度和表面粗糙度及其偏差。仿真结果和试验结果的比较分析说明，仿真结果可反映实际工件表面微观加工痕迹的相互交叉的几何特征。

盘类齿轮端面和台阶面外圆作为基准进行定位加工时,齿轮轴线与工作台旋转轴线不重合会造成加工误差,为此,提出了一种盘类齿轮成形磨齿自适应加工方法。介绍了盘类齿轮成形磨齿自适应加工实现原理;通过采集齿轮在工作台上的关键位置坐标,拟合出了齿轮中心孔轴线在工作台坐标系的实际位置,以该轴线为Z轴建立了齿轮轴线坐标系,推导了齿轮轴线坐标系内坐标与工作台坐标系内坐标的转换公式,并计算出每个齿槽切削时砂轮需要调整的角度。齿轮加工实例计算与仿真模拟的结果表明：当齿轮装夹后中心孔轴线偏心时,通过该方法可以提高齿轮的加工精度。

对国内外拆卸线平衡问题的研究成果进行了总结和梳理。对该问题进行了描述并介绍了2种关于拆卸的可视化表示方式和经典的数学模型;梳理了文献中的求解方法并分为精确方法、启发式方法、元启发式方法三大类;重点总结和分析了拆卸线平衡问题相关的8种扩展模型和理论;对未来的研究方向进行探讨和展望,为下一步研究提出了建议。

为满足数字化转型过程中对监控系统日益增长的要求,研究了面向数字化车间的介入式3D实时监控系统,并建立了该监控系统的需求框架、体系结构和运行模式。研究了实现该监控系统的关键技术,建立了该监控系统的实时数据库的E-R-T模型。研究了该监控系统的3D场景模型优化技术,阐述了该监控系统的平移和旋转实现方法,提出了基于实时问答机制的介入式显示方法。该系统已成功应用于数字化车间桌面模拟平台,运行效果良好。

行星齿轮箱的运行状态对直升机飞行安全非常重要。行星齿轮箱常工作在恶劣的条件下,容易出现磨损或疲劳裂纹等故障。为实现基于扭振信号的行星齿轮传动故障诊断,采用基于增量式编码器的扭振信号测量方法,分别测量了输入轴和输出轴的扭振信号,并分析对比了信号对齿轮故障的敏感性,结果表明,输入轴信号较输出轴信号能更准确地诊断故障。分析比较了负载对信号的影响,认为在重载情况下输出轴扭振信号比输入轴扭振信号对故障特征更加敏感。