针对机床加工快速换装的需要,在建立统一工艺基准零点的基础上,设计了一套机床加工零点夹紧系统,使机床工作台具有精确定位和自动夹紧功能。通过建立零点夹紧系统动力学方程,利用有限元软件对该系统关键部件进行静态结构分析和模态分析,获取了关键部件的变形云图、应力云图、固有频率以及模态振型。基于零点夹紧系统轻量化设计要求,对其关键部件进行了结构改进和性能仿真分析。结果表明：进行铣削加工时,零点夹紧系统不会发生共振现象,验证了夹具系统设计的可行性,具有良好的工程应用价值。

针对数控机床整机优化过程中的复杂性，提出了一种响应面模型与集成方法相结合的机床整机优化设计方法。对数控机床整机进行静动态仿真，通过模态试验验证仿真的可信度。采用哈莫雷斯试验设计方法，抽取设计空间的样本点并进行数值模拟和分析计算，建立了整机质量、最大形变量、一阶固有频率、二阶固有频率和三阶固有频率关于整机9个设计变量的响应面模型。提出了基于粒子群算法的初次优化与基于协同优化算法的二次优化相结合的优化策略。先对响应面模型进行初次全局优化，得到Pareto最优解集。在最优解集的基础上再对响应面模型进行二次局部优化，获得最优设计方案。结果表明，优化方案的各项性能都得到了提升，仿真结果验证了优化方案的可信度。因此该优化方法适用于结构较复杂的机床整机的优化设计。

针对机床床身连接刚度难以确定,从而造成床身动力学模型分析模态与试验模态相差较大的问题,提出一种基于响应面法对床身动力学模型进行修正的方法。以CLFH-200齿轮复合机床床身为研究对象,利用ANSYS Workbench中地基刚度模拟垫铁地基系统刚度,并以地基刚度为设计因素,采用中心复合试验设计方法获得样本数据,拟合满二阶多项式响应面模型,运用二次规划法对响应面模型进行优化。结果表明：修正后床身动力学模型的前6阶固有频率平均误差与初始模型相比减小了3. 08%,平均误差为2. 14%。该方法能快速有效的实现床身动力学模型修正。

机床各零部件几何误差是影响机床精度的主要因素,识别各项几何误差对机床精度的灵敏度可以为机床精度分析提供理论依据与参考。基于多体系统和线性响应面法,提出了一种对机床精度解析模型的灵敏度识别方法。以一台5轴卧式数控铣床为例,对提出的模型和算法进行了应用,首先建立机床的几何精度模型,利用插值抽样技术提取模型样本点,从而构造机床的几何精度线性响应面模型,通过计算与分析该模型的敏感度系数,从而识别出机床的关键性几何误差。计算示例表明,该方法可以有效计算出机床各项几何误差的敏感度系数,对于机床几何误差参数较多且各项误差耦合关系复杂时有一定的适用性。

为研究工艺参数与FDM3D打印机能效耦合的复杂机理,提出一种基于田口法的FDM3D打印机工艺参数能效优化方法。通过设计田口法实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗以及加工时间数据。采用信噪比分析实验数据,确定能耗和加工时间与工艺参数的关系。研究显示在实验范围内,较低的热床温度和喷头温度,以及较大的打印速度和分层厚度,可大幅减少FDM打印时间,有效降低FDM打印能耗。针对自行研制的FDM3D打印设备,分别给出了面向最高能效和最高打印效率的优化工艺参数组合。

金属切削过程中的颤振,易降低工件加工质量和机床加工精度。为实现对加工过程中颤振的在线监测,设计颤振的在线分析和识别方法十分必要。文章基于对主轴加速度信号的频域分析,提出了用于振动识别的特征频率组的分析方法,特征频率组包含了强迫振动或颤振的典型频谱信息。该方法采用加速度传感器,获取主轴的振动信号,以特征频率组为识别特征,对铣削加工的稳定性进行识别,并通过铣削试验进行验证。试验结果表明与时域分析的方法相比,该方法利用的频域特征,无须阈值和人为判断,适用于在线的识别与分析。

针对汽车露天停放被雨雪、尘土弄脏,被烈日暴晒导致车内高温和被其他车刮伤等问题,设计了一种新型的汽车防护装置,采用AutoCAD软件对该装置进行了结构设计和电路设计,并对太阳能电池板、电瓶、直流电动机和转换开关等主要电气元件进行了选型。相比于现有的汽车防护装置,该装置采用太阳能电池板供电,选用带抱闸的直流电机驱动齿轮机构运动,可手动和自动操作,具有防护效果好,节能环保,便于携带等优点,可在一定程度上解决露天停车存在的问题,实用价值较强。

为实现齿轮故障模式的有效识别,提出了基于峭度准则变分模态分解(VMD)的样本熵与概率神经网络(PNN)的齿轮故障诊断方法。首先,利用VMD将齿轮振动信号进行分解;然后,提取峭度最大及次大分量的样本熵并组成特征向量;最后,将特征向量分别输入BPNN和PNN实现故障模式识别。通过齿轮故障试验对该方法进行验证,结果表明,基于峭度准则VMD样本熵与PNN相结合时的故障诊断准确率达96.25%,高于与BPNN结合时的准确率;将所提方法与基于峭度准则EEMD,LMD,EMD样本熵分别与神经网络结合时的诊断准确率进行对比,则明显高于其他三种方法,证明了所提方法的可行性和有效性。

机床的热误差建模与补偿技术是提高机床加工精度的行之有效方法,而关键温度测点的选择是成功实施该技术的重要前提,由此提出一种基于偏相关-灰色综合关联度的温度测点优化方法。采用偏相关分析法,分析单一温度测点与主轴热误差间的相关性,剔除掉不相关或弱相关的测点,对剩余测点进行基于灰色综合关联度算法的分析,量化各测点与机床主轴热误差间的紧密程度,将测点数量由16个减少至4个。根据优化结果,建立4测点的热误差预测模型,分析表明,主轴Z向最大热误差由10.338μm减小至1.299μm,验证了温度测点优化结果的有效性。

为了能够顺利找到影响机床设备润滑系统失效的主要因素,并提出相应的措施来提高系统的可靠性,首先对机床设备润滑系统失效的原因进行分析;其次,建立润滑系统失效的故障树;然后,采用下行法求出了系统的24个全部最小割集;最后,定性分析了引起润滑系统失效的主要因素并定量分析了顶事件的可靠度及零件的重要度。结果表明：影响润滑系统失效的主要因素为：管路、接头泄露,元器件损坏,磨损,误操作等。针对上述出现的影响因素,提出了改进系统结构、改善加工工艺、提高员工技能等措施,来提高润滑系统的可靠性,为机床设备润滑系统故障调查提供了一种更系统而全面的分析方法,为机床设备润滑系统的故障分析提供技术支持。