为提升复杂路况下配备磁流变半主动悬架车辆的综合隔振性能，基于开关函数提出一种复合控制策略。首先，对车辆磁流变半主动悬架系统所用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验，使用基于Levenberg-Marquardt优化算法的最小二乘法对可调Sigmoid模型进行参数辨识；其次，以磁流变半主动悬架1/4车辆模型为研究对象，设计了一种基于线性矩阵不等式的非确定结构参数的H∞控制策略；然后，基于磁流变半主动悬架1/4车辆参考模型，计算分析了基于径向基函数的滑模控制的磁流变半主动悬架的性能指标；最后，利用开关函数复合以上2种控制方式，研究表明，复合控制策略能够提升车辆的行驶可靠性和操纵稳定性，综合性能指标优化率为5.93%。

基于过渡金属(钼)电极可提高聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond, PCD)的加工效率，气中电火花加工可减少PCD加工石墨化问题的优点，提出了PCD的干式电火花接触式加工方法。在极间开路电压为36 V,钼丝为电极条件下，首先进行了在不同工作介质中加工金刚石平均粒径为5μm的PCD的对比试验，发现干式加工可以稳定持续地对PCD进行电火花加工，基于加工过程放电状态特点对其加工原理进行了分析。其次，进行了接触式和非接触式加工PCD的加工效率试验，得出结论，即外加载荷为20 g条件下的电火花接触式加工的加工效率比最大进给速度为5μm/s的电火花非接触式加工的加工效率要高，同时对加工效率提升的原因进行了分析。接着进行了干式电火花接触式加工效率对比试验，发现在一定条件下随着外加载荷的增加，加工效率降低，并通过放电状态曲线分析了加工效率降低的原因。最后，对PCD工件进行了拉曼光谱分析，进一步分析了加工效率随着砝码质量增加而降低的原因。

为解决大粒径加工产物难以排出的问题，实现对铝基碳化硅材料进行稳定的电火花加工，提出一种V形槽电极电火花加工(Electrical Discharge Machining, EDM)方法。对V形槽电极电火花加工铝基碳化硅材料进行建模与仿真，通过运用固-液两相流数值的方法模拟电极与工件加工间隙冲液与电蚀产物的两相流动的过程，并与单孔圆形电极进行对比研究，最后进行电火花加工试验验证。仿真结果显示，V形槽电极电火花加工过程中能促进间隙流场的扰动，大部分颗粒产物汇集到V形槽结构，促使颗粒杂质排出加工区域。电火花加工试验结果表明，在不同冲液压力下，V形槽电极加工效率均高于单孔圆形电极加工效率，且电极的损耗更小，加工入口孔径更小，出入口孔径差控制在0.061～0.152 mm范围。

应对国家高端制造、智能制造发展趋势，以海量工业数据为基础并具备跨平台、跨系统特点的网络协同制造模式成为新的工业发展方向。如何对智能工厂进行全面监测，实现监测数据在云-边-端三层架构的流通过程，成为网络协同制造的重要技术之一。对比总结了当前主要的远程过程调用(Remote Procedure Call, RPC)和网络通信技术，提出了基于RESTful Web Services的云边数据交换方法。该方法以生产要素静态属性和动态属性数据的描述为基础，采用基于网络的模块化组件(Web Services)技术的开放接口实现工业数据对接云端，满足网络协同制造跨平台、跨系统的要求，同时RESTful风格又使得数据交换更为轻便、高效和易于开发实现。

为了实现单舵轮自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV)轨迹跟踪的快速稳定响应，设计了一种基于双幂次趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制策略。建立了单舵轮AGV的运动学模型，构建包括外环位置子系统和内环姿态子系统的双闭环轨迹跟踪控制方案；采用基于双幂次趋近律的滑模变结构控制算法，分别设计了前轮速度和前轮转角控制律，并利用李雅普诺夫稳定性理论分别对所设计的外环位置子系统和内环姿态子系统进行稳定性证明；MATLAB软件仿真结果表明，相较于基于指数趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制器，基于双幂次趋近律的单舵轮AGV双闭环轨迹跟踪滑模控制器在保证单舵轮AGV轨迹跟踪稳定性的同时具有更快的响应速度。

为了实现对工业机器人双机械臂位置/力的精准控制，提出了一种自适应变阻抗控制算法。首先建立了阻抗模型，并对双机械臂系统进行了受力分析，将接触力分解为外力和内力，并分别针对外力和内力设计了自适应变阻抗控制算法来实现对位置/力的协同控制；然后通过仿真验证了自适应变阻抗控制算法能够实现对工业机器人双机械臂位置/力的协同控制，运动轨迹跟踪最大误差仅为0.3 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.2 N,表现出了更优的控制效果；最后在定点控制测试平台上得到位置定位的最大误差仅为0.17 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.22 N,表现出了更优的工程实用性。

针对冗余机械臂求逆解时由于关节限位造成关节角度可能取到危险位置的问题，以七自由度冗余机械臂为研究对象，提出一种躲避关节限位的逆运动学求解智能算法。首先，在机械臂正运动学方程的基础上引入最佳柔顺性优化约束条件，构建优化目标函数；其次，引入人工势场法对灰狼优化算法狼群初始化位置进行改进，并且非线性化灰狼优化算法的收敛因子；最后，采用MATLAB软件进行求逆解仿真。仿真结果表明，改进灰狼优化算法可以有效减小机械臂求逆解时取得的关节角度与零角度的差值，相比传统灰狼优化算法，该差值之和平均减小了35.31%,而且改进灰狼优化算法具有较高求解精度和较强收敛性，可以满足实际工作中机械臂求逆解的使用要求。

为了提高工业机器人双臂控制精度，考虑瞬态性能设计了一种自适应神经网络反步控制方法。首先建立了工业机器人双臂的数学模型，然后设计了瞬态性能函数，根据瞬态性能函数分步设计轨迹控制律和转速控制律，并利用神经网络逼近未知项，最终利用所设计的自适应律估计出神经网络权值向量，实现了工业机器人双臂高精准控制。仿真验证结果表明，所设计的控制方法能够确保工业机器人双臂所夹持目标物稳定、准确跟踪轨迹指令信号，轨迹跟踪最大误差仅为0.2 cm,内力跟踪的最大误差仅为0.1 N。在实测验证中，定位的平均误差仅为0.33 cm,内力的平均误差仅为0.21 N,单次运行平均耗时仅为1.50 s,控制精度和运行效率均得到了大幅提升。

针对某汽车后备箱结构复杂，冲压过程中易出现破裂和起皱等成型缺陷的问题，选取对成型质量影响较大的模具间隙、摩擦系数、压边力和冲压速度作为主要因素设计正交试验方案，并运用Dynaform软件构建仿真模型进行成型仿真。以最大减薄率作为评价指标，利用Minitab软件进行试验数据处理，获得了最优的冲压工艺参数组合，即模具间隙为0.700 mm、摩擦系数为0.085、压边力为80 kN和冲压速度为2 400 mm/s。在得出的最优冲压工艺参数组合的基础上进行了成型仿真和生产验证，最终汽车后备箱实物的成型区域表面质量较好，没有出现破裂、起皱等成型缺陷，验证了正交试验方案和Minitab软件数据处理的合理性。

为提高纯电动汽车的经济性，提出了一种基于目标工况的纯电动汽车动力系统结构参数与整车控制参数集成优化方法。为了兼顾纯电动汽车的动力性要求，确定动力参数的边界条件，基于郑州某路公交车的实际行驶工况，利用正交试验方法分析了不同整车控制参数对经济性的影响度，选取了5个整车控制参数作为优化目标。利用Matlab/Simulink、CRUISE及Isight这3个软件进行了联合仿真，对动力系统结构参数与整车控制参数进行了集成优化。仿真结果表明：在目标工况下，利用集成优化的方法，纯电动汽车百公里燃料消耗量相比于优化前降低了10.8%;相比于传统的分段优化，优化效能提升了16.9%。

为研究精梳机速度对钳板驱动机构各机件受力的影响及不同速度时钳板驱动机构各机件的选材方案，利用ADAMS软件得出了不同速度时一个工作周期内钳板驱动机构各机件的最大受力；利用Ansys有限元分析软件对钳板驱动机构各机件应力分布进行有限元仿真。结果表明：钳板驱动机构各机件连接副在一个工作周期内滑套与曲轴铰接处受力最大，滑套与滑杆处次之；钳板驱动机构各机件连接副的最大受力随着精梳机速度的增加而迅速增大，当精梳机的速度由500钳次/分钟增大到700钳次/分钟时，滑套与曲轴铰接处的最大受力增加了92.73%。从钳板驱动机构运行的安全性及选材的经济性两方面考虑，得出了精梳机速度分别为500、600及700钳次/分钟时各机件最合适的选材方案。

以SiC纳米半导体微粒悬浮液为工作介质，对中走丝电火花线切割进行放电加工研究。粗加工时，与常规介质加工相比，采用悬浮介质加工的切割速度提高了22.16%,表面粗糙度降低了15.05%,电极丝损耗降低了21.87%。精加工时，与常规介质加工相比，采用悬浮介质加工的表面粗糙度降低了17.6%,电极丝损耗降低了12.5%。试验结果表明，SiC纳米半导体微粒的介入，降低了极间绝缘性，增大了放电间隙，改善了极间放电条件，有利于加工稳定性和切割速度的提高；极间电火花放电通道的串联与扩展，分散了脉冲放电能量，减弱了电极单位面积上的放电冲击力，有利于表面加工质量的提高和电极丝损耗的降低。

紧固件在表面电镀/涂覆处理后出现剪切力值降低现象，甚至试验结果不合格，导致产品批次稳定性差、造成生产成本增加。现以钛合金和合金钢两类材料的紧固件为研究对象，分析镀/涂层厚度、镀层种类和硬度及电镀过程是否渗氢对紧固件剪切强度的影响。结果表明：电镀锌对剪切强度影响较小，电镀后剪切力约下降幅度为0.10%～1.40%;涂覆铝对小规格紧固件剪切强度影响较小，剪切力下降幅度仅为0.10%～2.46%,对大规格紧固件影响较大，剪切力下降幅度达到1.45%～4.47%。此外电镀过程中是否渗氢并不是影响剪切力变化的主要原因；而镀层硬度越大，剪切力值越大。

在永磁电动机的生产流水线上，针对磁钢装配时永磁体与安装槽难以对齐的问题，设计了以机器视觉技术为基础的磁钢装配检测系统。该系统采用STM32F429微处理器，通过OV5640图像传感器采集夹具内的转子位置图像，然后根据电机转子的特点提取图像特征，计算偏转角度后发送给主控制器进行纠偏至标准位置，最后进入插磁阶段，完成自动磁钢的装配过程。系统经过试验测试，随机误差较小，满足实际需求。

针对目前多特征融合刀具磨损监测方法中存在特征之间相关性差、非线性关系被忽略，导致用于模式识别的融合特征维数过大、冗余信息多、特征契合度差和识别准确率低的问题。提出了一种核典型相关分析(Kernel Canonical Correlation Analysis, KCCA)的多级特征融合方法。采集数控加工过程的声压信号以及工件纹理图像，并提取相应的视听特征，利用核典型相关分析法在高维空间找到2组投影方向，保证投影后特征间的皮尔逊系数最大，使视听特征的相关性最大化。经实验验证，利用核典型相关分析法能计算6组典型变量，并表达原特征97%以上的信息，大大降低了特征维数、减少了冗余特征。并且同样的识别模型下，核典型相关分析法能够将检测准确率提升至95%以上。

以某型螺旋式臂架系统固定支座为研究对象，为验证固定支座的结构性能并实现轻量化，建立螺旋式臂架系统整体刚-柔耦合模型，利用多体系统动力学软件ADAMS得到固定支座的极限作业工况，并基于有限元法对固定支座展开静力学分析，确定了优化目标；通过灵敏度分析和最小二乘法构建以尺寸参数和装配参数为设计变量的响应面近似模型；最后结合多目标遗传算法(MOGA)对固定支座进行多目标优化设计。研究结果表明：固定支座能够满足结构性能要求，优化后的固定支座质量下降了13.12%,最大等效应力下降了17.91%,最大变形量下降了16.67%,结构更加紧凑，综合性能明显提高。该研究结果为提高固定支座结构性能提供了参考。

通过电气化动车组(Electric Multiple Units, EMU)牵引变压器冷却系统的高温油是利用风机组的强制通风来降低温度的，风机滤网的清洁程度极大地影响了风机组的散热效果。通过分析牵引变压器冷却系统风机滤网的故障预测与健康管理(Prognostics Health Management, PHM)状态监测数据和关联指标，建立风机滤网健康状态评估指标体系；分别使用熵权法和层次分析法求得各评价指标的权重，为了综合熵权法和层次分析法的优点，弥补二者的缺点，采用组合赋权法获得组合权重，然后用组合权重对滤网健康状态进行评估；最后使用某型动车某节车厢牵引变压器2020年度运行下的PHM状态监测数据进行验证。结果表明，该评估方法能较为准确地确定牵引变压器冷却系统风机滤网的健康状态，评估状态符合真实的结果，可以对牵引变压器冷却系统风机滤网的清理提供一定的指导意义。

为解决港机设备因维护计划制定不合理造成资源浪费、维护成本增加等问题，考虑到设备运行过程中的可靠性及维护成本经济性要求，建立了一种港机设备部件的单个更换周期的预防性维护策略优化模型，决策出设备最佳预防性更换时机。引入混合式调整因子对港机设备进行役龄分析，以设备在单个更换周期内的总维修成本最小为目标函数，可靠性和生产任务需求为约束条件建立优化模型。并以某港机设备岸桥为例，通过构建预防性维护策略优化模型生成维护计划，再与等周期的维护计划进行对比。结果表明，该方法可以得到经济有效的预防性维护计划，既能有效保证设备运行的可靠性、降低维护成本，又能最大化地发挥设备的使用价值。

中国聚变工程试验堆(CFETR)是中国下一代全超导托卡马克装置，低温泵因其抽速大且能获得清洁无油高真空环境的特点被选为主真空室抽气设备。针对低温泵因故障而导致整个堆停运的问题，提出一种全新的双阀门结构低温泵设计方案。新设计主要包含双阀门泵体设计、可分离前阀门设计及密封部件设计，并对新设计关键部件密封推杆和前阀门进行了受力分析，模拟结果初步验证了设计方案的可行性。

为避免液压柱塞式底盖机内的碟形弹簧在变载荷的作用下发生低频振动现象，以碟簧为研究对象，利用物理试验及振动力学理论进行碟簧静态特性和模态分析。结果表明：摩擦阻尼是促使碟簧载荷-位移特性曲线形成滞回区的主要因素；有预紧力的碟簧要比无预紧力的碟簧刚度要大，且预紧力越大碟簧刚度越大；复合组合型式受摩擦阻尼影响，其主振型变得复杂出现曲面振动，且同阶固有频率数值是其他组合型式中最大的；因此采用复合组合型式可以有效提高固有频率，避免低频共振现象发生，为碟簧组的使用及优化设计提供了参考。

拉索质量直接关系斜拉桥安全。为实现拉索表面缺陷的自动化检测与维护，保障斜拉桥安全，提出了吸盘吸附式拉索爬升装置。将吸盘安装在滚轮上，并吸附于拉索表面，无需额外能量消耗并且增加了附着力。建立了拉索爬升装置三维模型；讨论了静止和爬行时爬行单元的受力情况。在Adams软件中分析了爬升装置的预紧力变化、不同拉索倾角下的适应能力和负载能力。根据受力分析和仿真结果优化装置结构，并研制了样机，开展了相关试验。结果表明，当拉索倾角为30°～90°时，爬升装置可稳定爬行，质心偏转角度较小，具有良好的适应性。无负载情况下，爬升速度为2.0 m/min;搭载12 kg负载时，爬升速度为1.3 m/min,满足设计指标。

托辊是带式输送机的主要支撑装置，针对三辊槽形托辊组中间辊子损坏频率高的问题，提出一种四辊槽形托辊组结构。在节能托辊研究的基础上，进一步对四辊槽形托辊组进行运行阻力理论研究。基于某矿用带式输送机参数，通过SolidWorks软件分别建立三辊槽形托辊组和四辊槽形托辊组模型，利用ANSYS软件对托辊组结构进行力学分析，得到托辊的应力、应变及疲劳寿命云图；通过带式输送机模拟摩擦试验台，分别获得三辊槽形托辊组和四辊槽形托辊组的托辊受力情况，结果表明四辊槽形托辊组托辊受力更小、疲劳寿命延长，说明四辊槽形托辊组结构布置合理，托辊承载能力提高，为带式输送机设计提供新思路和理论支持。

设计了一种阀芯的改进结构，减小阀杆一侧直径，使阀杆呈圆台形状，在同侧台阶上环切一个三角形凹槽，部分液流通过三角形凹槽导流后，流动方向产生变化，即产生一个沿阀芯关闭方向的流动分量，该部分液流反向冲击沿正方向流动的液流，使得在出口处液流流动角度变大，即射流角变大，稳态液动力随之减小。由于减小了阀杆一侧直径，阀杆该侧空间也变大，使得更多液流可通过三角形凹槽导流，进一步降低了稳态液动力。通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)仿真，研究了该改进结构的各参数对稳态液动力补偿特性的影响规律；为进一步验证该改进结构的有效性，搭建实验台对改进阀芯进行测试，实验结果与仿真结果相吻合，证明了该改进结构可有效减小液压阀稳态液动力。

电动自行车用轮毂电机端盖总成由轴承、端盖和油封三者压装而成，目前多采用轴承与端盖压装、油封与端盖压装的单工序压装生产方式，存在工序不集中、设备功能单一、设备占地大以及生产效率低等问题。提出一种“轴承-端盖-油封”一体式压装方法，设计了轮毂电机“轴承-端盖-油封”压装试验装置。根据控制系统要求，选择可编程逻辑控制器(PLC)为主控制器，触摸屏为人机交互界面，设计了PLC控制流程及系统操作界面。试验结果表明：在气液增压缸的作用下，油封和轴承能够精准、顺畅地压入轮毂电机端盖，该装置运行可靠、平稳，为后续轮毂电机端盖总成自动化设备设计开发奠定了基础。