针对立轴冲击式破碎机工作时转子导料板磨损严重的问题，提出采用工程离散元法建立导料板的磨损模型并结合正交试验、多元回归分析及多目标优化等方法对转子结构参数进行优化。首先，采用工程离散元法对导料板的磨损进行建模和仿真，分析了导料板磨损分布区域和累积接触能量对磨损的影响；其次，采用正交试验和极差分析法，揭示转子结构参数对导料板磨损的影响；再对正交试验数据进行多元回归分析，建立多目标优化的数学模型并进行优化。结果表明，当转子直径D=792 mm、导料板安装角α=35.3°及分料锥倾角β=24.5°时导料板磨损深度较小，且不会降低立轴冲击式破碎机的破碎性能，为改善转子磨损提供了一定的理论基础。

纯钛薄板因耐蚀性好、密度低和比强度高等特点，被认为是质子交换膜燃料电池双极板的理想材料。通过冲压工艺对厚度为0.1 mm的超薄钛板(纯钛薄板)进行冲压，实现了超薄钛双极板的微流道精密成型。研究了不同冲压载荷、保压时间及各向异性对超薄钛双极板微流道冲压成型的影响，并通过模具加热冲压试验，总结了温度对成型效果的影响规律。研究发现，室温时钛板沿轧制方向(Rolling Direction, RD)、对角线方向(Diagonal Direction, DD)和垂直轧制方向(Tangential Direction, TD)取向所能成型的流道极限深度分别为496.6、521.5和589.6μm;温度的升高会降低钛板的变形抗力，与室温成型相比，高温成型的双极板在流道深度大幅增加的同时流道局部壁厚集中减薄现象也有所改善，提高了双极板的整体成型效果。

以某款压电阵列式喷头为研究对象，喷射液体材料选用呋喃树脂，研究微滴喷射中喷嘴间距对微滴喷射轨迹的影响规律。采用守恒水平集方法建立了微滴喷射多喷嘴的仿真模型，通过实验和仿真相结合的方法分析了实验驱动电压和仿真入口压强的关系，通过拟合公式法得出二者拟合关系式。数值模拟结果表明，在该阵列式喷头的喷射过程中，相邻液滴有相互靠近的趋势。喷嘴间距和液滴实际喷射轨迹与理想喷射轨迹之间偏移的距离阈值存在一定的线性关系。当喷嘴间距小于距离阈值时，液滴实际喷射轨迹几乎不受影响；而当喷嘴间距大于距离阈值时，液滴实际喷射轨迹会偏离理想喷射轨迹。

针对目前H型钢手工切割形式切割效率低下、加工工件尺寸受限且种类单一，以及切割质量难以保证等问题，设计了一种型钢切割单元及其控制系统。介绍了切割单元机构本体和控制系统的组成，完成了控制系统的硬件和软件设计，实现了通过测量H型钢表面定位点自动生成切割补偿路径的功能，最后使用贪心算法对目标切割图案进行了路径规划测试。实验证明，该切割单元的切割路径符合预期，切割精度高，满足生产要求。

针对装配机器人在采用单目视觉定位时因深度信息缺失而影响工件抓取操作的问题，研究了单目视觉下基于QR码的增强定位方法，通过对QR码图形的识别实现标定平面精确定位，利用QR码携带的工件编码信息和数据库，实现对工件种类和抓取空间位置(包括深度信息)等信息的获取。在此基础上开发了由单目视觉、UR机器人和QR码工件料盘组成的机器人装配系统，通过抓取实验验证了该增强定位方法的有效性，系统综合定位精度可达到±1 mm。

为提高物流AGV机器人的作业效率和安全性，设计适合货物存取的小体积举升系统，该举升系统具有左右对称分布的单级双剪叉机构。基于简化的举升机构三维模型，进行了静力学特性分析，并检验了力学模型的准确性；构建了以剪叉臂内径高和宽、壁厚为变量，以结构体积为目标函数，以最大变形量和最大等效应力为约束条件的优化数学模型，采用零阶算法对设计变量进行优化，得到合适的剪叉臂结构参数；经校核新结构的强度符合设计要求，仿真实验验证基于零阶算法设计的举升机构剪叉臂结构合理性，为相关举升构件的优化设计提供了参考。

针对高速列车主动悬架作动器随机故障对列车运行安全性和控制稳定性的重要影响问题，提出一种高速列车主动悬架滑模容错控制器设计方法。首先，建立两自由度高速列车1/4车横向主动悬架模型，利用故障调节因子表示作动器随机故障的大小，搭建故障悬架模型；其次，采用中国高速铁路无砟轨道不平顺谱作为高速列车主动悬架的外部激励源，融合经典滑模控制理论设计了比例-积分型滑模面函数和合适的滑模容错控制律，以达到故障悬架系统容错控制目的；然后，基于Lyapunov稳定性理论，对控制器稳定性进行分析；最后，采用Matlab/Simulink软件在不同条件下进行仿真，验证了所设计控制器的有效性和适用性。

为了轻量化碰撞性能优良的汽车保险杠，优化研究新型泡沫铝填充的钢铝双帽型保险杠横梁。分别以正面对中、正面偏置和斜向角度3种碰撞工况建立摆锤和保险杠横梁的有限元模型，以横梁的前帽厚度、后帽厚度、前帽屈服应力和泡沫铝密度为设计变量，根据碰撞工况确定设计变量的约束条件，进行了3种碰撞工况下以比吸能最大和侵入量最小的多目标优化。进一步考虑横梁碰撞发生的概率，并将其作为权重因子建立包含综合比吸能最大和综合侵入量最小的多目标优化模型。优化后的保险杠横梁综合比吸能提高了4.19%,综合侵入量减少了3.54%,提高了新型保险杠横梁的碰撞性能及鲁棒性。

为了进一步挖掘插电式混合动力客车节能减排的潜力，对传统等效燃油消耗最小策略(Equivalent Consumption Minimization Strategy, ECMS)进行改进，提出了基于实际行驶工况和动力电池荷电状态(State of Charge, SOC)的变等效因子ECMS。首先，基于主成分分析法和K均值(K-means)聚类算法分别构建了4种典型行驶工况和工况识别模型；其次，利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法离线全局优化，以获得4种典型行驶工况类别和不同动力电池SOC下的最优等效因子，构建了离散化等效因子数值库；然后，将工况识别模型和离散化等效因子数值库嵌入传统ECMS,形成了根据当前行驶工况类别和动力电池SOC值自动调用最优等效因子的变等效因子ECMS;最后，在综合工况下将变等效因子ECMS与传统ECMS进行仿真对比，结果表明，提出的变等效因子ECMS使得整车燃油经济性提高了4.52%。

针对角钢法兰焊接机器人龙门架结构在设计过程中其强度和刚度满足设计要求而存在质量冗余的问题，提出了一种灵敏度分析与近似模型相结合的轻量化设计方法。利用SolidWorks与ANSYS软件建立了龙门架结构的CAD模型，对其进行了静动态特性分析；定义龙门架结构6个重要尺寸参数为设计变量，以龙门架结构总体质量最轻为优化目标；采用拉丁超立方试验设计(Design of Experiment, DOE)方法，获得了各设计变量的试验样本和对应的响应值，并对比分析了格里克(Kriging)模型和非参数回归(Non-Parametric Regression, NPR)模型建立的龙门架结构近似模型；在两种近似模型的基础上，采用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm, MOGA)对龙门架结构优化目标函数进行求解。研究结果表明：优化后的龙门架结构总体质量减少了95.81 kg,其最大静变形量和最大等效应变分别增加了0.003 55 mm、1.103 5 MPa,并且1阶模态频率增加了15.69 Hz;研究成果为角钢法兰焊接机器人龙门架优化设计提供了重要参考依据。

3D自由复杂曲面的中厚板成形一直是金属成形领域的瓶颈。介绍一种成形力小、成形效率和精度高的复杂曲面热辅助渐进弯曲成形工艺。利用最小能量原理，通过渐进的方式对金属板材进行弯曲成形，最大限度地减小了成形力；采用基于计算机视觉技术的无模型智能控制，对成形后的金属板材进行偏差补偿，确保工件的尺寸精度；通过局部加热的方式减小回弹和增大金属板的成形极限。该工艺分别成形了单曲率金属板、变曲率金属板和双曲率金属板。实验结果表明：热辅助渐进弯曲成形工艺加工复杂曲面板材平均成形偏差小于3mm,平均加工时间小于20 min,与现有方法相比，该方法具有简单、快速和高效等优点。

为探索进一步提高金属橡胶阻尼性能的方法，采用Fe-Mn阻尼合金丝材制备了金属橡胶，并将其与304不锈钢丝制备的金属橡胶进行对比研究，分析了不同固溶热处理状态下Fe-Mn金属橡胶在静态和动态载荷下的力学行为。结果表明：未经固溶热处理的Fe-Mn金属橡胶在静态载荷和动态载荷下的阻尼耗能能力均优于304不锈钢金属橡胶相应的阻尼耗能能力，但是其承载能力低于304不锈钢金属橡胶的承载能力。通过固溶热处理可以牺牲一部分阻尼性能来获得Fe-Mn金属橡胶承载能力的显著提升，使其静态刚度和动态刚度最高可分别达到未进行固溶热处理状态时的2.2和2.7倍。静态载荷和动态载荷下的Fe-Mn金属橡胶可表现出不同的微观阻尼机制和固溶热处理效果。静态载荷条件下，200℃时的固溶热处理可增强Fe-Mn金属橡胶静滞后的阻尼效应，从而获得高于未进行固溶热处理样品的损耗因子。而动态载荷条件下，固溶热处理效应主要表现为对Fe-Mn金属橡胶刚度的提升，反而削弱了滞弹性阻尼机制对Fe-Mn金属橡胶能耗的贡献。研究结果为不同阻尼性能和承载能力需求下Fe-Mn金属橡胶减振元件的热处理工艺提供了设计思路和数据支撑。

为了掌握一套可以改善锗片表面质量以及表面形貌的研磨工艺，采用单因素与正交试验相结合的方法进行水基磁流体研磨锗片试验。通过大量的试验，分析研磨时间、质量比(磁性磨粒与水基液)、磁性磨粒粒度以及磁极转速等工艺参数对锗片表面质量的影响。根据正交试验结果可知，5∶100的质量比，W7的磨粒粒度，900 r/min的磁极转速为理想的工艺参数。质量比、磨粒粒度与磁极转速都是影响锗片表面粗糙度和研磨速率的因素，其中磨粒粒度是影响锗片表面粗糙度和研磨速率的主要因素，磁极转速对表面粗糙度的影响最大，质量比对表面粗糙度和研磨速率的影响不大。

变速箱前端盖是联接电机与变速箱的重要结构零件，该端盖(压铸件)外侧带有内置蜗轮蜗杆的变速箱，空间正交的两轴承孔和配合止口有较高精度要求，在批量生产中应使用适当的夹具以保证其位置精度。为适应不同的生产条件，设计了适用于车削加工的快速夹紧式车削夹具和适用于数控铣床的可变位翻转式铣床夹具。实际使用结果表明，两种夹具结构合理，操作方便，满足了生产需求。

为解决加工中心电主轴的热误差补偿问题，建立适用性更强的电主轴热误差预测模型，实验测试了不同转速下加工中心电主轴的温升和热伸长，建立了基于指数函数的电机温升、主轴转速及时间的三变量轴向热误差预测模型。随后取两种转速进行实验，对补偿效果进行了验证；并与主轴转速、时间双变量热误差预测模型进行了对比。结果表明，三变量模型补偿效果优于双变量模型，为加工中心电主轴热误差补偿并实用化提供了新的思路。

针对飞机铆接高度差检测方法中存在检测效率低、人工检测主观性大等问题，提出了一种基于机器视觉的铆接高度差检测方法。根据高度差的特点，设计了一套以3D激光扫描仪为基础的高度差图像采集系统，利用Halcon软件图像深度学习识别算法库对采集到的图像进行分析处理。基于Canny边缘检测方法，结合最小外接圆算子对铆钉头轮廓进行圆拟合和图像分割，再通过基于数学形态学的膨胀、腐蚀运算，提取铆钉头表面一个圆环区域和零件表面一个圆环区域，计算得出2个圆环区域的高度差。经实验验证，该检测方法正确率高、稳定性好，测量精度可达到15μm。

针对机车转向架检修流程效率低下的问题，从瓶颈节点轴箱检修入手，考虑到维修状态不同其维修时间也会不同，以价值流为主线，绘制价值流现状图发现维修过程中存在的浪费。根据ECRS原则提出改进方案，然后绘制出未来价值流图，并运用PDCA方法进行持续改进。通过这几种方法的综合应用，实现了维修线的平衡，缩短了轴箱检修周期，提高了增值比率及维修生产效率，为企业实施精益维修提供了改善思路。

针对传统底盘测功机系统存在的加载精度低和程序繁琐等问题，基于虚拟样机技术构建交流底盘测功机系统。利用ADAMS软件建立交流底盘测功机动力学模型，在Matlab软件的Simulink模块中建立交流底盘测功机控制系统模型，通过Adams/Controls模块完成交流底盘测功机虚拟样机系统搭建，最后基于车辆滑行工况对基于虚拟样机的交流底盘测功机系统进行仿真，并与实车试验进行对比分析。结果表明：所设计的基于虚拟样机的交流底盘测功机系统相比于传统底盘测功机系统，能将检测误差由7.63%降低到1.71%,证明该系统相比于传统底盘测功机系统具有更高的模拟精度，可以代替传统底盘测功机系统进行车辆滑行试验，降低车辆试验的成本，为车辆台架性能试验提供一种新途径。

在带式输送机输送带更换过程中，由于整条输送带过长，需要将旧输送带多次切割。传统人工切割装置效率低、人工劳动强度大，且切割过程中会产生大量有毒气体。针对上述问题，设计了采用齿型切刀和盘型切刀的切割装置对输送带进行切割，并应用ABAQUS软件对切割过程进行动力学仿真，验证了该切割装置的可行性；应用RecurDyn软件分析了双蜗杆与单蜗轮齿面的受力情况，结果表明双蜗杆结构能有效减小齿面受力，可延长切割装置使用寿命；进行了工业性实验验证，结果表明该切割装置可快速连续作业，与传统切割方式相比效率提升了94.5%。

加氢站用隔膜压缩机在氢气介质下的性能参数是隔膜压缩机设计制造水平的真实体现，对评价隔膜压缩机和优化隔膜压缩机结构具有重要意义，为此开发了一套加氢站用隔膜压缩机性能测试系统，该测试系统采用氢气介质、进气-排气-进气循环测试模式，同时实现了隔膜压缩机性能参数的全自动无人检测、数据自动记录。应用加氢站用隔膜压缩机性能测试系统对国产某隔膜压缩机进行了性能测试，并对测试结果进行了分析，结果表明，该测试系统操作方便、运行安全可靠、节能环保且检测参数全面，满足使用要求，能够为评价隔膜压缩机、优化隔膜压缩机结构和开发隔膜压缩机新技术提供重要依据，具有较强的实用价值。

为了研究处于复杂工况下数控转台承载轴承滚道剥落的故障机理，需要对轴承外圈上滚道剥落故障下的动力学特性进行分析。以TK13250E数控转台承载部件YRT120型轴承为研究对象，利用ADAMS软件对YRT120型轴承外圈上滚道进行仿真分析，并通过理论计算和试验验证模型的准确性，解决了YRT120型轴承故障信号不易提取的问题。通过对YRT120型轴承外圈上滚道缺陷尺寸变化模型进行仿真，得到振动信号剧烈程度与缺陷参数之间的关系。结果表明，缺陷尺寸增大会导致更剧烈的振动，振动信号强烈程度对缺陷宽度变化更敏感。

智能制造是我国工厂发展的必然趋势，而流水车间在提高工厂生产效率方面起到至关重要的作用。柔性流水车间作为流水车间的扩展，在多道工序上增加多台并行机器，提高了车间的生产效率和灵活性，是目前大量学者关注的热点问题。根据不同的特征和性质对柔性流水车间调度问题进行系统性介绍；从总体上阐述了传统柔性流水车间和扩展柔性流水车间的相关研究，并按照问题的优化目标数量来进行分类描述；最后根据研究现状和当前行业发展需要提出了若干未来研究方向。