为改善长途运输车辆驾驶员乘坐舒适性，针对基于气动人工肌肉理论执行器的座椅悬架系统，提出了包含多重非线性因素的三自由度座椅悬架数学模型，重点分析并建立了人体-座椅坐垫非线性模型和气动人工肌肉非线性模型。面向多重非线性座椅悬架系统，设计利于改善振动特性的摩擦力前馈补偿自适应控制策略。仿真结果表明，与被动座椅悬架相比，采用摩擦力前馈补偿自适应控制策略的座椅悬架，驾驶员垂向加速度均方根值降低了78%,垂向位移降低了26%,驾驶员乘坐舒适性评价指标明显提高，且功率谱密度在人体重要器官危险频率范围内得到显著改善。可见，对于考虑多重非线性因素的座椅悬架系统，摩擦力前馈补偿自适应控制对驾驶员乘坐舒适性的改善具有可行性。

针对声频振动头双偏心轴同步问题，提出并设计了一种基于同步带传动的声频振动头同步机构，分析了其工作原理，并进行试验研究。采用控制变量研究方法，对该声频振动头进行不同工况下的同步试验测试，使用LMS数据采集系统进行数据监测与采集，通过试验数据的对比分析验证该同步机构的正确性与合理性。试验结果表明：当振动头工作流量在21.8～34.6 L/min范围内时，偏心轴同步效果随工作流量的增加而呈下降趋势；此时偏心轴转速差值在0～2.663 r/min之间、相位差值在0～0.995°之间，且都在0值上下波动；同步机构传动比精度偏差率在0.044%～0.116%之间、系统同步量在0.007 8～0.342 7之间时，偏心轴同步特性良好。声频振动头的同步效果基本实现，所设计的同步机构正确合理，可为后续机具优化与改进提供参考。

平面微结构在偏振光栅、表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)等方面有着广泛的应用。基于无掩模定域性电沉积技术，采用尖锥状探针式微型阳极逐层扫描的方式，打印简单金属平面微结构；分别采用数字显微镜、扫描电子显微镜对平面微结构进行尺寸数据测量及微观形貌观测。研究了打印层数、电压和极间距对线条宽度及成型质量的影响规律，试验结果表明，当打印层数为80～220时，随着打印层数的增加，线条宽度保持在320μm左右，没有发生明显变化；当电压较小(<4.2 V)时，线条表面主要由粗大的胞状颗粒构成；电压增大至4.4～4.6 V时，可以打印出平滑均匀、直线度良好的线条；当电压增大至4.8 V时，线条高度方向上的均匀性变差，发生树枝晶状生长；当电压从4.2 V增大至4.8 V时，线条宽度先增大后减小；极间距从40μm增加至80μm时，线条成型质量没有发生明显变化，线条宽度在不断增大。综上所述，打印层数(>80层)并不会影响平面微结构的线条宽度，电压比极间距对平面微结构的线条宽度与成型质量有着更为显著的影响。

针对四足机器人在复杂环境中难以保持稳定行走姿态的问题，在四足机器人trot步态的基础上，改进设计了一种侧摆型trot步态，通过四足机器人侧摆肩关节处电机对四足机器人的步态进行规律调整，使四足机器人在行走过程中更易保持稳定姿态。首先对侧摆型trot步态进行步态规划，分析侧摆型trot步态的稳定性；然后根据D-H参数法建立四足机器人单腿运动学模型并进行运动学分析求解；最后在MATLAB/Simulink软件中建立四足机器人动态仿真模型，以复合摆线运动轨迹为例，对侧摆型trot步态进行运动特性仿真分析。结果表明，基于复合摆线的侧摆型trot步态运动轨迹曲线连续平滑，四足机器人运动平稳。通过侧摆型trot步态仿真分析，验证了所研究侧摆型trot步态的稳定性和合理性，可以为搭建实验样机控制系统提供理论依据。

提出了一种基于力反馈的机器人砂带磨削虚拟示教轨迹规划方法，开发了一套机器人虚拟示教系统。该系统通过给予操作者连续的磨削力觉反馈和视觉仿真，使操作者沉浸在一个虚拟现实的环境中，能够像真实的手工磨削一样动态地规划工件的磨削轨迹和参数，以避免加工干涉并获得较好的加工表面质量。为了提高示教精度和效率，建立了一个虚拟夹具模型来辅助并引导操作者快速地完成复杂零件的轨迹规划任务。实验研究表明，该方法生成的轨迹能够有效避免机器人磨削复杂零件时的各类干涉，对提升机器人砂带磨削轨迹规划效率具有重要意义。

氢燃料电池汽车的能量管理策略已成为确保满足整车动态响应要求、提升整车经济性的一项重要技术。在汽车实际运行中，不利的工作条件会使氢燃料电池的循环寿命急剧减少。针对影响氢燃料电池使用寿命的启停、怠速、大幅度变载和过载4种不利工作条件，依据汽车运行的速度和加速度将中国乘用车典型工况分为6种驾驶模式，在不同驾驶模式下对模糊控制输出的氢燃料电池需求功率进行限制；并通过多岛遗传算法对基于经验制定的驾驶模式划分标准进行优化，以达到降低氢气消耗的目的。在Cruise平台将基于模糊控制和基于驾驶模式划分的能量管理策略进行对比，验证了基于驾驶模式划分的能量管理策略可以有效减少氢燃料电池运行于不利工作条件的时间；在Isight平台使用多岛遗传算法对基于驾驶模式划分的能量管理策略进行优化，降低了氢气的消耗量。

为了满足汽车连杆柔性生产的需求，提出了一种多机种兼容控制策略。以汽车连杆生产线中某一加工工序单元为例，介绍了汽车连杆生产线的布局，设计了控制系统构架，论述了采用执行器位置传感器配合气缸进行机种检测的原因，编写了实现多机种兼容控制功能的PLC程序。使用三菱GX Works2软件和GT Designer3软件开发了汽车连杆生产线人机交互界面，实现了汽车连杆生产线兼容生产不同机种的功能。客户现场使用效果表明，多机种兼容控制策略可以准确、快速地识别机种，生产节拍和产品产量均达到了客户的设计要求。

使用杂合车安装路谱采集传感器，采集耐久试验场路谱载荷。基于实测试验场载荷谱数据，建立整车多体动力学模型进行虚拟载荷迭代，得到副车架各连接点上的载荷时间历程曲线。建立副车架有限元模型计算得到结构的强度计算结果，再结合载荷时间历程曲线通过FEMFAT软件计算得到副车架疲劳损伤结果。对不满足疲劳耐久性能要求的结构进行优化，修改后结构有效降低了疲劳损伤值，最终满足疲劳损伤设计要求。基于该流程可以在研发设计阶段发现副车架结构的疲劳设计薄弱点，大大缩短开发周期、节省试验开发成本。

液压机械传动(HMT)装置作为一种双功率流传动装置，其参数设计是一个非线性、有约束和多目标参数优化问题。在对车辆液压机械传动装置优化参数、评价目标和约束条件理论分析的基础上，采用Isight-AMESim联合仿真的方法对液压机械传动装置参数进行多目标优化求解，提出了一种基于Isight优化软件中非支配排序遗传算法(NAGA-II)和序列二次规划算法(NLPQL)的工程车液压机械传动装置参数组合优化方法。根据组合优化的思想，选择非支配排序遗传算法进行全局寻优，将优化变量锁定在最优解区域，然后利用序列二次规划算法进行局部最优解的求解。结合实例样车，优化出了工程车液压机械传动装置的参数，优化后的参数可满足设计需求，表明所给出的优化方法可用于工程车液压机械传动装置参数设计。

在满足残留高度的前提下，增大行距能够有效减少加工刀轨的行数，从而减少刀轨总长度。针对自由曲面平底刀五轴加工，提出了一种行距自适应的刀轨生成方法。在刀具进给方向法平面上，以椭圆等效表示平底刀切削轮廓，基于曲面局部轮廓线和等残留高度点的几何特征提出迭代计算等残留高度点的方法；再根据等残留高度点、切削轮廓和曲面之间的几何关系，通过迭代调整下一行切削轮廓位置计算出满足残留高度要求的下一行刀轨信息；最后以下一行和当前行刀触点之间最小的参数差值作为自适应行距值规划刀轨。以叶片曲面为例生成刀轨，验证了算法的可行性和有效性。

针对大功率下运带式输送机在运行时极易出现飞车、张力不均等问题，提出采用可调永磁阻尼托辊，通过改变永磁体与铜环啮合面积的大小来实现制动的调节。首先简述了可调永磁阻尼托辊的结构和制动原理，之后利用MAXWELL软件的瞬态场求解器得到了稳定条件下可调永磁阻尼托辊的磁感应强度分布图、阻尼力矩值，最后通过理论计算验证了阻尼力矩值的合理性。结果表明，可调永磁阻尼托辊在制动时有较好的阻尼效果，为下运带式输送机的稳定运行提供了保障。

针对普通径向力补偿方法难以解决圆弧螺旋齿轮泵在高速高压下径向力剧增的问题，建立了齿轮轴受力数学模型，设计出一种新型滑动轴承，对剧增的径向力进行补偿，即圆弧螺旋齿轮泵压油腔内的高压油通过滑动轴承进油口流入滑动轴承的静压槽内，作用在齿轮轴上，以补偿径向力；然后利用Fluent软件对高速高压工况下新型滑动轴承与普通滑动轴承的承载特性进行对比分析，并通过实验进行验证。研究结果表明：新型滑动轴承静压槽内的油液压力与负载压力变化一致，且静压槽内油液压力未产生压降，补偿不平衡径向力效果显著，大大降低了轴承磨损；在额定压力为25 MPa工况下，相对于普通滑动轴承，新型滑动轴承承载能力提升了约4倍，温升降低了10℃。

研究了工艺参数对Invar合金激光-TIG复合焊焊缝成形质量的影响规律，建立了焊缝平直度、宽高比与工艺参数(TIG电流、激光功率和焊接速度)的关系模型，基于该模型进行最优工艺参数预测，并将最优参数组合应用于厚度为25 mm的Invar合金对接板坡口的多层多道激光-TIG复合焊焊接中。结果表明：各工艺参数对Invar合金焊缝平直度的影响程度从大到小为：TIG电流≈焊接速度>激光功率；各工艺参数对焊缝宽高比的影响程度从大到小为：激光功率>TIG电流>焊接速度；基于该模型优化出当TIG电流为145 A、焊接速度为1.5 mm/s、激光功率为1 518 W时的激光-TIG复合焊工艺可使Invar合金焊缝具有最佳成形质量，对接板坡口焊接试验中焊缝成形质量良好，焊缝平直度与宽高比的三维测量实测值与模型预测值相差较小，焊缝无明显缺陷，焊缝组织晶粒平均尺寸约为10μm,接头室温抗拉强度为489 MPa

钛合金铆钉在塑性成型过程中存在变形抗力大、变形不均匀等问题。在铆接过程中引入电流辅助铆接技术可有效提升钛合金铆钉的铆接质量，其原理为通过在铆接过程中施加电流，改善金属铆钉塑性，提高铆钉的可加工性。以TA2M航空用铆钉为研究对象，研究了6种电流密度水平下铆钉的温升过程与成型效果，并开展拉伸试验与疲劳试验研究铆接件的力学性能。研究发现，通电会在较短时间内产生显著的焦耳热效应，这对难变形的钛合金铆钉来说是一种有效的热软化手段；通电带来的铆钉软化效应极大降低了加工难度，改善了镦头的成型效果；当通以电流密度为26 A/mm2的电流时，压铆力降低了24.69%,且镦头直径增大了6.80%,高度降低了14.04%,更加接近标准所要求的尺寸；电流辅助铆接技术对钛合金板连接件静态拉伸强度的影响不显著，但可有效提升连接件的疲劳寿命。

由于铝合金薄壁件刚性弱，采用常规麻花钻制孔易造成薄壁件变形，导致孔的尺寸精度差及孔壁出口质量低。通过理论分析常规麻花钻制孔时产生孔形变和出口毛刺的原因，提出适用于弱刚性薄壁件的套料钻制孔工艺；采用有限元方法仿真模拟套料钻制孔工艺对孔尺寸精度及表面质量的提升情况，与麻花钻制孔工艺对比并进行实验验证。实验结果表明，针对铝合金薄壁结构件，在相同加工条件下，套料钻制孔工艺相比常规麻花钻制孔工艺具备更高的制孔尺寸精度和更优的孔壁出口质量。

针对随机采样图像法检测零件表面粗糙度时表面图像特征不能有效表征表面粗糙度的问题，提出并搭建了连续自动多区域图像采集系统，在此基础上建立了一种零件表面粗糙度支持向量机检测模型。首先采用单片机、步进电机、数字显微镜和上位机等搭建图像采集系统，连续自动采集零件表面多区域的图像，避免了单点随机采样导致的信息不全问题；其次，对采集的图像进行预处理，对比不同灰度化方法下的像素分布，提出了一种基于像素分量作比相加的灰度化改进方法，使得图像细节反差和纹理变化更明显；在此条件下，基于灰度共生矩阵提取了零件表面纹理特征，使其能够更好地辨识零件表面粗糙度；最后建立了零件表面粗糙度支持向量机检测模型，并以45钢零件为例进行不同表面粗糙度等级的零件检测，其检测准确率均在95%以上。通过对比实验表明，该方法的检测精度更高，可用于零件表面粗糙度的综合检测。

提出了一种基于改进UNet网络的金丝球焊焊点精确分割与测量的新方法。改进UNet网络由编码器和解码器两部分构成，其中编码器主要用来提取图像特征，使用在ImageNet数据集上预训练分类网络的卷积模块权重初始化编码器部分，可以在不增加训练数据的情况下，加速网络训练且避免过拟合；解码器主要是结合深层特征和浅层特征以实现精确分割，使用改进的多尺度卷积模块替换原网络中的单尺度卷积模块，使解码器能综合利用不同感受野的特征，进一步提升网络的分割精度。实验结果表明，改进UNet网络与原始UNet网络相比，其测试集分割交并比和F分数分别提升了2.04%和1.58%,且直径测量平均误差从7.734μm降低到1.435μm,满足实际检测需求。

在矿车车厢自动化生产中，采用机器视觉技术来实现自动铆接工艺。为了对铆接孔进行准确识别与定位，采用深度学习中的YOLO-V5算法对铆接孔进行实时检测，结合最小二乘拟合圆法，在弥补了检测结果缺陷的同时，利用提取的铆接孔边缘坐标，实现了对铆接孔所在位置的准确定位。通过试验，证明了该方法的可行性与鲁棒性。通过对比试验，证明了算法的优越性。

以C公司智能音箱生产线为研究对象，基于Flexsim仿真软件建立生产线仿真模型，发现瓶颈工位并综合使用“5W1H”提问分析和ECRS原则进行分析改进；探究通过生产线工作站数目调整、合理分配作业单元的方式提升生产线平衡率，设计目标函数及以生产优先矩阵为约束条件的数学模型，采用双种群遗传算法对数学模型进行求解并确定最优工作站数目。结果表明，运用Flexsim仿真软件与遗传算法相结合的方法，可以提升生产线平衡率，降低、平衡生产线负荷，提高生产效率，是一种效果显著的分析方法。

针对强噪声背景下行星齿轮箱特征提取困难的问题，提出一种基于樽海鞘群算法优化变分模态分解(SSA-VMD)结合1.5维包络谱的故障诊断方法。该方法首先运用樽海鞘群算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)的参数；然后运用自相关系数对分解信号进行重构，降低噪声的干扰；最后运用1.5维包络谱对重构信号进行故障的特征提取。在实验部分，首先通过仿真试验将SSA-VMD与变分模态分解(VMD)进行对比，验证了SSA-VMD的优越性；然后搭建行星齿轮箱磨损故障全生命周期实验台采集振动信号，运用SSA-VMD结合1.5维包络谱的方法提取出了振动信号的故障特征频率，总结了行星齿轮箱磨损故障演化规律。研究结果表明：随着磨损故障程度的加深，故障特征频率出现次数明显增多，凭借这一规律，有利于实现对行星齿轮箱磨损故障的诊断；该结果可为行星齿轮箱磨损的故障诊断提供依据

针对70 mm厚碳/碳复合材料缝合预制体超长机针强度不足且易失稳的问题，通过建立机针缝合预制件的力学模型以及推导数学模型，求解机针工作时所受应力，利用反推法计算机针稳定工作所需半径；根据机针所用碳纤维缝合线的拉伸强度及折弯半径，对机针针孔弯曲半径进行求解，根据所得结果建立机针三维模型；因机针在工作过程中除针柄与针身部分都被约束，通过ANSYS软件对改进约束后的缝合机针进行静力学分析；最后对机针及针孔弯曲半径进行了实验验证，最终结果表明：所设计的复合材料机针其强度与刚度、工作安全系数满足设计要求；验证了设计方法的可行性与正确性，提高了机针设计效率，为复合材料预制体缝合机针的设计提供依据。

针对因废旧机械产品失效状态不确定，导致拆卸目标多样、拆卸过程复杂、拆卸效率和效益不稳定的问题，提出考虑失效状态的废旧机械产品选择性拆卸序列规划方法。构建零件失效属性值矩阵，采用零件可再制造性、拆卸难度、再制造加工成本和再制造能耗4个指标，对废旧机械产品零件进行优先拆卸等级排序，选择合适的拆卸目标；构建产品拆卸混合图模型以及零件连接矩阵、零件优先矩阵；基于产品拆卸混合图模型和拆卸序列优化算法生成最优拆卸序列方案。以二级减速器为例，验证所提方法的可行性和有效性。

芯片分选机台的动刚性对芯片分选过程中的平稳性至关重要。直驱电机驱动多工位转盘进行间歇式高速旋转运动时，施加于机台的反作用扭矩会引起机台振动。通过对该反作用激励进行频谱分析可知，激励的最大振幅集中于频率带0～50 Hz内。据此改进机台结构，优化加强支架的安装参数，使机台的固有频率避开反作用激励的最大振幅频率带。通过对优化前后机台的瞬态响应和试验数据进行对比，发现在机台固有频率大幅提高后，在同等反作用激励条件下，机台的振动加速度幅值、平均振动能量密度等均大幅减小，机台动态特性得到很大改善。