采用金刚石砂轮是磨削热等静压氮化硅（HIPSN）陶瓷最常用的加工方法,但是被磨零件亚表面常常伴随裂纹、崩碎等加工损伤,因此研究裂纹扩展一直是工程陶瓷的热点问题。对磨削加工后的HIPSN陶瓷亚表面裂纹进行探究,分析其在磨削加工过程中产生裂纹的原因以及去除机理,研究结果表明在磨削过程中对裂纹进行适当的控制,可以提高陶瓷零件的可靠性。设置单因素实验,对不同磨削参数下HIPSN陶瓷的磨削力进行测量,通过扫描电镜（SEM）对亚表面裂纹和表面形貌进行观察,分析磨削力对亚表面裂纹的影响。实验结果表明:磨削力随着砂轮线速度的增大而减小,随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大;当磨削力变大时,陶瓷亚表面裂纹扩展程度增加,表面形貌变差。在粗磨加工HIPSN陶瓷时,可以通过减小工件进给速度和磨削深度,提高砂轮线速度的方法来降低裂纹的扩展程度,能够有效降低后续工艺的加工时间和难度,提高表面质量。

为了提高轮边驱动电动汽车的行驶平顺性,以车轮减振型轮边驱动系统作为研究对象,在其基础上设计不同的主动悬架布置方案。首先建立1/4车辆主、被动悬架动力学模型;然后采用最优控制理论设计车辆主动悬架LQG控制器,并基于层次分析法确定车辆各性能评价指标加权系数;最后在MATLAB/Simulink软件中建立仿真模型并进行仿真分析。仿真分析结果表明,相比于被动悬架,主动悬架两种布置方案均能有效地提高汽车行驶平顺性,综合考虑车辆各性能评价指标的改善效果,主动悬架布置方案二优于布置方案一。

针对多头动臂式贴片机贴装调度优化问题,设计了一种编码方式和对应的遗传算子。基于最小准则的思想,提出一种最小准则遗传算法。利用最小准则筛选后代个体,维持了搜索过程中的物种多样性。通过仿真实验,验证了算法的正确性和有效性。对比实验结果表明,该算法具有较高的求解精度,所得平均路径长度与混合遗传算法相比,缩短了15.90%;与混合进化算法相比,缩短了3.85%。

以某汽车内饰装配线为研究对象,提出了一种优化线体的小时产出及设备使用率的方法。设置载具数量、生产节拍的二因素三水平仿真实验,对实验数据进行回归分析获得小时产出与设备使用率方差的回归方程;将小时产出与设备使用率通过加权和的方式合并为加权目标函数,通过粒子群优化（PSO）算法对目标函数进行求解优化。优化后线体小时产出提高了6.01%,载具投入成本降低了5%,设备使用率方差降低了72.68%,均衡设备负荷,提高了线体生产能力。

针对汽车电子生产车间作业排产面临的在制品（Work In Process,WIP）堆积、生产周期长和订单准时交付率低等问题,梳理汽车电子零/部件生产车间排程逻辑,依托于约束理论（Theory Of Constraint,TOC）和"鼓-缓冲-绳子"（Drum-Buffer-Rope,DBR）方法,识别瓶颈工序,以完工期限最早优先（Earliest Due Date,EDD）和提高产出率为原则,引入交付紧迫系数,建立了瓶颈工序影响下的订单优先排产计划模型。以某汽车电子零/部件企业的印刷线路板（PCBA）生产车间实际生产数据为例,结合订单优先排产计划模型对PCBA订单进行作业时间排程,验证了该模型的有效性,为汽车电子生产车间排程提供了一种新的可行方案。

针对中小型制造企业产品生产过程中普遍存在的生产过程难控制、质量问题难追溯等问题,提出了基于两化融合的产品生产过程控制及质量追溯系统,该系统的主要功能包括字符识别及条码生成、生产过程记录控制和产品质量追溯3个部分。首先,通过字符识别及条码生成规则,生成产品唯一条码;其次,以条码数据为依据对产品制造生命周期的生产过程进行实时记录和可视化控制;最后,对出现质量缺陷的产品进行生产过程追溯和质量问题分析统计,以便及时地对存在质量隐患的生产工序进行优化改进,达到提升产品总体质量的目的。目前该系统在某称重传感器生产企业得到验证,借助该系统,企业实现了各生产工序的质量统计与分析,以及薪资计算、预防性的质量管理,改善了产品质量,实现了企业信息化与工业化的融合。

针对企业云制造服务优选问题,提出一种充分利用历史数据、主客观综合赋权的优选方法。从企业资源计划（Enterprise Resource Planning,ERP）全面获取服务过程数据,建立包含企业亲密度模型的、指标全面量化的评价体系。采用相邻目标优属度法,由用户确定指标间重要性,计算一级指标权重;基于极大熵准则,结合专家意见,用目标规划法确定二级指标权重;另外,对于冷启动问题,通过余弦相似性原理计算企业背景相似度评估新企业QoS评分。结合某汽车检测装备制造企业案例,验证了方法的实用性,该方法能快速辅助选择适合企业情况的服务提供商。

下肢外骨骼是一种平行穿戴于人体下肢外侧的装置,为了应对人体康复训练等问题,对下肢外骨骼进行基本结构设计。将人体下肢步态周期分为单腿支撑和双腿支撑两种行走模式,分别进行了下肢外骨骼的动力学理论计算,计算出关节力矩。设计了外骨骼PD闭环控制系统,并基于外骨骼动力学模型对控制系统进行仿真试验,验证了算法和动力学模型满足实验需求。同时也通过下肢外骨骼样机实验验证了下肢外骨骼具有较好的跟随效果,证明了设计机构的合理性,达到助力和机构设计的初始目的,为后期研究下肢外骨骼的运动控制提供了数据支持与理论基础。

为提高电动公交车充电弓装置的工作性能,利用机械动力学软件ADAMS对电动公交车充电时充电弓装置中双排平行六连杆升降机构的主要铰接点进行参数化设计,建立双排平行六连杆升降机构的参数化模型;采用ADAMS/View软件中提供的Design Study（设计研究）与Optimization（优化分析）2种参数化分析方法以及OPTDES-SQP优化算法,以充电弓装置中滚珠丝杠提升力最小为优化目标,对充电弓装置进行优化设计。优化结果表明,充电弓装置中双排平行六连杆升降机构的各连杆在铰接点位置处的受力在优化后均减小了10%以上,滚珠丝杠最大提升力降低了17.0%,大大增加了滚珠丝杠的安全余量,有利于提高机构的可靠性,延长充电弓装置的使用寿命。

为使主动悬架能回收振动能量,建立了二自由度电磁式馈能悬架系统模型,设计了基于BP神经网络算法的PID控制器,对电路执行PI控制,以调节主动控制力的实际输出,以悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移作为车辆动力学性能的评价指标,以自供能效率、馈能效率分别作为悬架能量利用与回收的评价指标,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析。结果表明,通过PI控制电路输出的主动控制力的实际值与理想值基本一致;基于BP神经网络PID控制的馈能悬架在不同输入条件下均能有效改善车辆性能;并且该系统能回收部分悬架振动能量,其中自供能效率稳定在约55%,馈能效率稳定在约16%。

为了进一步提高增程式电动汽车发动机的燃油经济性和排放性,对基本遗传算法进行改进,生成改进的自适应遗传算法,并将其应用于增程式电动汽车能量管理策略控制参数的优化。通过权值函数的方法将燃油消耗和排放多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用罚函数的方法对工况运行前后蓄电池荷电状态的增量进行约束,对增程式电动汽车发动机燃油经济性和排放性进行优化仿真。仿真结果表明,采用改进的自适应遗传算法能够有效优化增程式电动汽车能量管理系统的控制参数,使发动机的燃油经济性和排放性得到较大的提高。

根据Hertz接触理论和滚动轴承功能原理,以SKF6208深沟球轴承为参考,在ADAMS/View软件环境下设计建立了基于Impact函数的滚动轴承多体动力学仿真模型。通过实体接触条件下的轴承运转过程动态仿真分析,计算获得了滚珠与内圈、外圈及保持架之间的接触力动态分布规律。指出:轴承系统在启动瞬间（0～0.22 s）存在一定滑动,且接触力变化频率较大;进入滚动阶段（0.22～0.4 s）后,接触力变化频率减小,且呈周期性分布。仿真结果验证了滚动轴承的启动打滑现象,符合实际运行工况。为深入研究滚动轴承系统的接触机理及动态载荷提供了技术参考。

针对二维CAPP（Computer Aided Process Planning）中存在的工艺数据更新困难和工序模型无法利用设计模型直接生成的问题,建立了一种基于三维CAD（Computer Aided Design）的CAPP系统。在三维CAD平台上利用参数化特征造型技术,以工艺模型为核心,无需中间环节,实现了三维CAD和三维CAPP系统之间的数据传递,进而解决了工艺数据更新和工序模型生成等问题。该系统目前已被国内某航空企业采用,提高了其工艺编制效率。

橡皮囊成形是航空企业中钣金件成形的主要方法之一,经常需要采用有限元软件进行成形过程分析,其中传统有限元建模不仅对技术人员操作水平要求高,而且建模效率低。针对橡皮囊成形有限元建模过程进行了分析,总结归纳出可以自动实现建模的部分,包括几何建模、材料定义和网格划分等,基于ANSYS Workbench软件的DM模块以及DS模块进行二次开发,建立专用的橡皮囊成形分析模块,实现橡皮囊成形有限元模型的快速构建,操作界面友好。应用所开发的模块对某钣金件橡皮囊成形过程进行有限元建模,并与传统有限元建模方法进行对比分析,结果表明,采用所开发的模块建模分析与传统有限元建模方法的模拟结果吻合较好,证明了所开发模块的有效性。

为了改善管件内表面质量,避免内部辅助磁极与管件内表面产生相互摩擦,提出采用电磁场驱动辅助磁极研磨管件内表面的方法。通过直流电磁铁交互作用,形成电磁场,从而使得管件内部辅助磁极与外部磁场形成闭合回路。利用Ansoft软件分析电磁场在不同工作状态下产生的磁感应强度。在电磁场作用下,内部辅助磁极转动,带动新的磁性研磨粒子参与研磨,避免出现相互摩擦现象,进一步提高了研磨质量。在永磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.197μm;在电磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.153μm,提高了研磨质量。圆柱形辅助磁极在电磁场作用下,能够有效去除管件内表面的沟状纹理、凹坑等缺陷,解决了辅助磁极与管件内表面相互摩擦的问题,表面质量得到明显改善。

为了掌握双十字滑块摆线针轮减速器各关键零/部件在额定载荷作用下应力和变形的分布情况,分析了该类型减速器的结构组成与传动原理,并运用有限元软件ANSYS分析其关键零/部件十字滑块机构、摆线针轮机构和偏心轴机构的接触应力、等效应力和等效变形。计算结果表明:十字滑块机构的接触应力最大,在设计、制造和安装过程中,应保证十字滑块、滚珠和输入/输出法兰两两之间为纯滚动,避免大的接触应力引起摩擦磨损,从而降低减速器的传动精度;十字滑块机构、摆线针轮机构和偏心轴机构的最大接触应力和最大等效应力均小于相应材料的强度,说明强度不是减速器零/部件设计、制造过程中主要考虑的问题;偏心轴机构的刚度最小,对减速器的传动精度影响较大,在设计、制造时,应合理选择材料和制造工艺,提高偏心轴机构的刚度,从而提高减速器的传动精度。

磁力抛光机利用磁场的力量,引导磨具（磁针）做快速旋转运动而抛光工件。为了使磁力抛光机对45钢轴的抛光效果及效率更佳,从理论上分析了磁力抛光的工作原理、磁力抛光过程中磨具的运动方式和影响磁力抛光效率的因素,提出加入钢珠会提升抛光效果及效率,并对45钢轴进行磁力抛光实验。实验结果表明:加工频率、磁针长度均对抛光效果及效率有不同程度的影响;加入钢珠后,抛光效果及效率都有提升;最佳磁针与钢珠的质量混合比例为1∶3。

微细金属丝直线式拉丝机主要用于线径为0.1 mm以下金属丝的冷变形拉拔过程。介绍了微细金属丝直线式拉拔原理及相关金属丝拉伸变形的理论基础,基于此提出微细金属丝拉丝工艺要求及拉丝特点。采用新型非滑动直线式拉丝工艺,张力控制准确,提高了成品金属丝的质量。详细介绍了微细金属丝反张力入模原理,并设计出新型非滑动直线式微细金属丝拉丝机的整体机械结构及电气系统,进行了初步的实验验证。

针对装配件与装配夹具之间的定位特征在实际装配过程中存在浮动错位,且不能用装配件特征的最大实体实效边界来判断装配件的可装配性问题,提出了装配虚拟边界（Assembly Virtual Boundary,ASVB）概念,研究采用VisVSA公差分析软件对装配虚拟边界进行了模拟仿真和分析,所提出的方法可为浮动错位情形下的公差设计分析提供参考。

为解决传统工业测量中,齿轮参数尺寸测量方法过于繁琐的问题,利用数字图像处理技术对其进行检测,提出了一种基于圆投影分割的齿轮参数尺寸检测方法。该方法首先通过图像预处理得到细化的齿轮轮廓,使用改进随机采样算法找到齿轮中心;然后利用轮廓点和图像中心点连线与所建立的图像坐标系正向X轴所成角度和两点距离的映射关系,建立新的极坐标系,并对齿轮进行圆分割,记录新坐标系中峰值点个数和峰值点纵坐标,这2个参数分别对应齿轮齿数和齿顶圆半径;最后利用齿顶圆半径与齿数、模数之间的关系式,求出模数,从而求出齿轮其他尺寸。实验结果表明,用该方法检测齿轮参数尺寸,检测速度快、精确度高,具有较高的实用价值。

为提高金属工件在线检测的精度和速度,提出了一种提取金属工件形状特征的方法。首先,提出一种基于除法运算和颜色模型转换相结合的方法来实现高光消除;其次,运用免疫遗传算法完成工件形状特征的提取。实验结果表明:该算法能够有效抑制噪声,并可以快速准确地提取金属工件的形状特征,满足工件在线实时检测的要求。

优化长臂架混凝土泵车转台结构不仅能提高转台的焊接工艺性,减少重量,也为转台的混凝土管路布置优化创造了条件。将转台内部混凝土管路移至转台外面,不仅能减少混凝土管路的装配拆卸难度,提高工作效率,也能提高可维护性。在转台结构优化的基础上,根据现有混凝土直管、弯管的规格,设计多种混凝土管路的布置方案,并对比分析计算各种管路布置方案的泵送阻力,得到最优的混凝土管路布置方案。

电动执行器具有精密可靠、安全经济和高效稳定等特点,被广泛应用于现代工业控制中,是自动化控制系统中一种常用驱动装置。在研究国外电动执行器设计原理和控制方式的基础上,设计了一种电动执行器控制系统。该系统采用工业级STC8A8K64S4A12芯片为主控制器,硬件采用模块化方法设计,可根据电动执行器型号搭配使用不同类型的驱动模块,实现了参数自整定、专家系统故障诊断及保护等功能。经调试和运行测试,系统性能稳定,参数易配置,执行误差≤0.5%,能够满足工业现场自动化控制的需求。

主轴作为风力发电机组传动链系统中的核心部件,其结构强度对整个机组的安全、稳定运行有着至关重要的影响。针对某4 MW双馈式风力发电机组主轴,根据其结构形式和载荷传递特点,利用参数化建模语言,以仅受压属性的杆单元模拟主轴轴承滚子,建立了有限元分析模型。依据GL2010认证规范,推导出考虑主轴平均应力效应的S-N曲线,并根据轮毂中心处的极限工况载荷与疲劳时序载荷,进行主轴静强度和疲劳损伤计算,结果显示主轴的静强度满足设计要求,疲劳强度需要优化提升,针对上述结果从结构刚度协调性和表面粗糙度两方面进行优化设计研究,最终,在保证主轴满足强度要求的同时,重量降低了约2.23%,实现了轻量化设计。

为了批量加工叉车电液控制阀的主油路孔,对一台废弃的C6136型普通车床进行了数控化再制造。更换了主轴轴承与主轴变速箱关键齿轮并对主轴电动机进行了变频控制;采用表面工程技术对机床导轨进行了贴塑处理。重点对机床的纵向进给运动机构进行了详细设计,对滚珠丝杠副和伺服电动机进行了计算选型和校核;基于DS80C320高速微控制器研发了专用控制系统。企业实践表明,经数控化再制造后的C6136车床完全满足叉车电液控制阀主油路孔的加工精度要求,显著提高了工效,大幅降低了生产成本。

对某大型平头塔式起重机上、下回转支座结构建立有限元模型,通过有限元法分析了上、下回转支座在不同工况下的受力情况,判断其整体结构是否合理,是否达到强度要求,并在此基础上进行结构的优化。针对上回转支座应力分布不均问题,进行参数调整及局部结构改进,使其应力分布更均匀;针对下回转支座结构薄弱处进行局部强化,降低其最大应力。优化时将SolidWorks软件与Ansys Workbench软件结合起来,使参数优化设计达到快速优化的效果。优化后提高了整体结构承载的安全性,为后续同类型结构的设计提供参考。

在现有的对数螺旋锥齿轮三维模型的基础上,用HyperMesh软件进行网格划分,将网格模型导入ABAQUS有限元软件做非线性有限元分析。对在不同载荷作用下的对数螺旋锥齿轮的接触方式、接触应力和接触变形等方面进行研究。同时利用MATLAB数学软件研究不同载荷下对数螺旋锥齿轮啮合刚度的变化,证明了对数螺旋锥齿轮在啮合传动中具有良好的稳定性与承载能力,为对数螺旋锥齿轮的设计与创新提供了数据依据。

针对物流分拣过程工况复杂、控制点数多以及设备分布分散等特点,设计开发了基于PLC与RFID的自动分拣系统,详细介绍了该自动分拣系统的软硬件结构、控制系统的网络结构与软硬件配置过程,提出了基于数组映射的计数分拣法。实践表明,该系统运行平稳、安全可靠,提升了物流分拣过程的自动控制水平