以曲柄齿轮齿条组合机构为研究对象,在考虑机构运动学及齿轮啮合特性的基础上,以齿轮摆角、齿轮角加速度以及齿轮齿条的重合度作为优化目标建立了数学分析模型;运用NSGA-II算法对其设计参数进行了多目标优化,得到一组最优解集,从而确定了该组合机构的最优设计方案;基于Matlab仿真软件对优化前后组合机构的运动学特性进行了分析.结果表明在保证机构运行平稳的前提下,优化后组合机构的齿轮摆角从7.365 rad增至9.875 rad,提高了该机构长行程往复运动能力.该结论为曲柄齿轮齿条组合机构的参数优化设计提供了理论参考依据.

基于波浪能转换原理提出一种新型的球形波浪能发电装置,介绍了该装置的结构、工作原理及特点。利用水动力学软件AQWA对该种新型的球形摆式波浪发电装置进行研究,分析了波浪高度、波浪周期及波浪波动方向等对球形浮体的摆动幅度影响。研究表明波浪周期是影响响应快慢和波形图宽度的主要因素。波浪越高,波浪周期越短,波动方向与发电装置的支架任意中线所成角度越小,球形浮体的摆动响应越快,摆动幅度越大。以上研究结果为该装置的实际应用提供理论依据。

为提升常规斜向流换热器的壳程传热性能,提出了一种倾斜折流栅式换热器。采用CFD分析软件FLUENT,标准k-ε模型方程对两种斜向流换热器的壳程热力特性进行了数值研究,并运用场协同原理分析了斜向流换热器的强化传热机理。结果表明：随着折流栅倾斜角的降低,壳程传热系数、压降、综合性能升高,但随着倾斜角的继续降低,如在（60～70）°范围内,壳程传热系数和综合性能基本保持不变;倾斜折流栅式换热器能够提高壳程局部纵向流场的流速,增加壳程流体整体的斜向流程度和速度场与温度场的协同性,强化换热。倾斜角为70°时,倾斜折流栅式换热器较常规斜向流换热器壳程传热系数和综合性能分别提高（7.54～7.66）%和（6.29～6.45）%。研究结果为斜向流换热器的结构优化和推广应用提供了理论依据。

轻型物料的高工位自动供给装置外框架采用铝合金型材,主体结构采用线棒材料,利用气动、重力、杠杆、连杆等原理,并使用斜坡式滚动滑道等形式实现高工位（0.5-2）m的自动切换供料（最大载重量60 kg）。该装置简单易操作,具有高度差供应、自动切换调节、避免人员交叉作业、缩小搬运距离、减少物料占用空间、防止停产现象、改善人机工程以及节省人员成本、提高经济效益等优点,主要应用于汽车等行业的生产流水线中轻小型物料的高工位供应领域。

为满足电动汽车安全和轻量化的设计需求，设计了由底盘纵梁、横梁和板簧支座相互榫接的一种框架式整体受力铝合金后桥支撑结构。通过静载试验，分析其结构强度和刚度，同时联合HyperWorks和ANSYS Workbench有限元软件建立该结构的有限元模型，并将试验结果与仿真结果对比，校核仿真模型。通过静态有限元分析，得到该结构在几种极限工况下的应力和变形云图，并根据分析结果，提出了该结构的轻量化设计方案。本次优化结果表明，在保证后桥支撑结构刚度和强度的同时，其质量减轻1.92kg，有效节省生产成本，简化工艺流程，为实际设计与制造提供了较好的参考。

利用CATIA软件建立了某重型汽车用冲焊桥壳总成的三维参数化模型,运用ANSYS Workbench软件在4种典型工况下对冲焊桥壳进行了静力分析,结果表明,在仅将桥壳壁厚由14mm减为11mm时,桥壳的刚度和强度不能满足使用要求;将桥壳材料由Q460C改为QK460,应力集中区域结构尺寸进行一定修改后,桥壳的刚度和强度达到了使用要求。按改进方案成功试制出轻量化桥壳。采用疲劳试验机对试制桥壳进行了台架试验,结果显示,桥壳的平均疲劳寿命可达到138.6万次,平均垂直弯曲失效后备系数可达到10.2,满轴载荷时每米轮距最大变形量为1.08mm。

为弥补现有硬聚氯乙烯管道缠绕设备的缠绕尺寸精度不够、管道成型后切面质量不高等缺陷,研究一种新的切应力补偿大口径硬聚氯乙烯管道缠绕机。该装置主要由驱动装置、成型模架、切割装置等组成。保证管道割口与管道中心线垂直,自识别完成切割,管道切割后切面质量高。设计的成型辊按一定切向角结构安装。提出新的切应力补偿成型原理,实现切应力的实时补偿,保证缠绕PVC-U管道精度。并对其性能进行实验测试与数据分析,实验证明,该缠绕机各项性能达到预期要求,安全稳定性高,操作简单,能够应用于生产实践。

提出和建立了面向刀具刃口钝化结构研究的三维铣削加工有限元仿真模型,研究了材料本构关系模型有限元仿真关键技术;进一步进行了切削验证实验,结果表明所建立的有限元模型是正确的;最后,以钛合金加工为例,利用有限元模型,针对倒棱刃、消振棱刃、白刃三种刀具刃口型式,对不同刃带宽度和不同刃口型式下的切削效果进行了比较和分析。研究结果表明：倒棱刃口型式与圆弧钝化结构是最佳匹配的,倒棱与钝圆形成的复合结构是切削钛合金的最优刀具刃口微结构。

微切削加工过程中,切削力是影响加工质量的重要参数。测力仪是动态测量切削力的主要装置,其测力平台部分工作稳定性和准确性对测力仪整体性能起到决定性作用。目前使用的大部分测力平台设计均可以满足宏观较大振幅应力测量要求,但较差的灵敏度和严重的信号衰弱无法满足微切削状态下切削力的微小变化测量。因此提出了一种在满足测力平台弹性体结构强度等要求下,首先以固有频率为目标函数进行单目标优化,将优化后的固有平率作为约束条件,再以应力集中为目标函数进行二次优化的递进式拓扑优化方法;并对优化后的结构进行模态试验,从而证明采用递进式拓扑优化的结构设计方法可以极大的提高测力平台工作时的稳定性、灵敏度和测量精度等性能,同时也拓展了测力平台微切削条件下的适用性。

钛合金具有抗腐蚀性、高耐热性以及比强度高等特点,广泛用于医疗化工、航天工业,然而由于其导热系数小、高温化学活性高,切削过程中刀具磨损严重、加工表面质量差等成为加工制造的难题。以Ti6A14V钛合金为研究对象,建立了切削力解析模型,分别选取PCD和TiAlN涂层刀具,通过单因素实验对比研究切削参数对两种刀具高速铣削Ti6Al4V的切削力变化规律,对刀具的磨损形态进行了分析,探究切削参数对高速切削钛合金刀具使用寿命的影响,试验表明在相同切削条件下硬质合金PCD涂层刀具可有效提高刀具切削Ti6Al4V的使用寿命,该研究对提高国产刀具性能,实现钛合金的高速高效切削有着重要的现实意义。