在宽温域(-30～150℃)油附三态水雾(高温(150℃)油附水雾、常温(20℃)油附水雾和低温(-30℃)油附水雾)介质环境下，通过使用聚晶立方氮化硼(PCBN)、涂层硬质合金(PVD TiAlN)以及氮化硅基陶瓷(Si3N4)刀具对固溶时效处理后的镍基高温合金钢GH4169((50±1)HRC)进行车削试验，揭示了高温(150℃)油附水雾、常温(20℃)油附水雾和低温(-30℃)油附水雾的润滑方式，以及切削速度、切削深度和进给量对已加工表面质量的影响规律及其机理。研究结果表明，在22、69、111、176、251 m/min切削速度下，相对于其他2种冷却润滑条件，高温油附水雾冷却润滑条件下使用PCBN和氮化硅基陶瓷刀具车削时均可获得较低的表面粗糙度值；与PCBN和氮化硅基陶瓷刀具相比，涂层硬质合金刀具能获得更低的表面粗糙度值和良好的已加工表面微观形貌。

对氧化锆陶瓷进行了不同工艺参数下的普通磨削和二维超声振动磨削对比试验，讨论了不同工艺参数下影响工件表面粗糙度的主要因素及其影响规律，研究了二维超声振动磨削对工件表面形貌的影响。实验结果表明：在一定范围内，二维超声振动磨削的表面粗糙度均低于普通磨削，但当砂轮线速度过大时，二维超声振动作用将逐渐减弱；相比于普通磨削，二维超声振动磨削所得表面轮廓较平整，表面峰谷较均匀，二维超声振动磨削能够增加塑性去除的比例，获得更优的表面质量。

针对贮箱焊接车间生产计划不合理的问题，提出了一种生产计划两阶段仿真优化方法，主要对车间的提前/拖期完工问题和生产成本进行优化。第一阶段针对提前/拖期完工问题，以不允许拖期且最小化提前完工时间为优化目标，基于递归仿真优化(Recursive Optimization Simulation Approach, ROSA)理论提出一种启发式优化算法，对订单投产时间进行优化，并对算法中的参数进行了实验与分析；第二阶段针对生产成本，以最小化设备切换次数、物流距离和订单总通过时间为优化目标，采用第二代非支配遗传算法(NSCA-II)对关键零件投产顺序进行优化，结合问题特征设计了编码、交叉和变异方式；最后，基于贮箱焊接车间工程实例，验证了方法的有效性。

随着企业信息化的深入应用，基于数字与模型驱动技术构建数字化、一体化的企业运作模式成为企业数字化转型的方向。结合装备制造企业数字化转型需求，分析了企业数字化转型的基本机理，给出了基于产品、过程、企业和产业链的模型化能力体系，以及基于业务连续性、数据连续性和技术连续性构成的数字连续性能力体系。设计了企业数字化转型应用支撑平台框架，并结合装备制造企业的产品研制要求，提出了支持数字产品管理、跨专业及跨单位业务协同等功能的产品数字化解决方案，最后分析了典型的产品数字化研制模式和特点。可对装备制造企业的数字化转型推进和实施提供一定的参考和借鉴。

为适应风电塔筒外壁作业需要，设计了一种可自适应曲面的永磁吸附履带式爬壁机器人，并对吸附结构进行了优化。首先建立了爬壁机器人在壁面的吸附力学模型，分析了爬壁机器人永磁吸附单元所需要的最小吸附力；其次设计了永磁吸附单元的基本结构及履带上永磁吸附单元的排列方式，通过有限元软件分析了不同设计参数对永磁吸附单元吸附力和磁质比的影响，并基于响应面模型，通过多目标优化分析得到了设计参数的最优值；最后通过永磁吸附单元和整机试验验证了吸附结构优化结果的可靠性及爬壁机器人负载稳定性。

针对车辆主动悬架线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)控制中权重系数的取值具有主观性，且适应度较低的问题，提出使用粒子群优化(PSO)算法优化LQR控制器，使LQR控制器的权重矩阵得到最优结果。为验证此方法的有效性，以汽车主动悬架作为被控对象，设计了PSO算法优化LQR控制器，利用PSO算法的全局搜索能力，以主动悬架的性能指标作为目标函数对权重矩阵进行优化设计，以提高LQR控制器的设计效率和性能。通过仿真对比了LQR控制的主动悬架、固定权值PSO算法优化后的LQR控制的主动悬架和基于线性递减权值PSO算法优化LQR控制主动悬架的各项性能参数，并且针对固定权值PSO算法收敛速度慢的特点，进行优化，确定使用线性递减权值PSO算法可以提高收敛速度。最终实验结果表明基于固定权值PSO算法优化后的LQR相较于单纯LQR控制的主动悬架，其车身垂向加速度、悬架动行程及轮胎动位移这3个性能指标得到降低；基于线性递减权值PSO算法优化后的LQR控制的主动悬架的各项性能指标在固定权值PSO算法优化的基础上，可再次优化车身垂向加速度、悬架动行程及轮胎动位移这3个性...

针对液压机械差速的履带车辆转向控制，在车辆动力学建模和驾驶员操控信号解析的基础上，提出一种基于驾驶员模型的模糊前馈-反馈控制策略。该控制策略将驾驶员模型输入的归一化方向盘转角及其变化率作为模糊前馈控制输入，对液压系统排量比进行补偿；将实际转向半径与目标转向半径的偏差及其变化率作为模糊反馈控制输入，对液压系统排量比进行修正，从而达到对两侧履带速度的补偿修正。仿真结果表明，与传统PID控制和模糊PID控制相比，模糊前馈-反馈控制能缩短转向动态响应时间，更好地跟踪驾驶员转向意图，且在转向阻力扰动下转向半径的波动明显减小，提高了转向轨迹的稳定性。

为了提升车辆悬挂系统的动力学性能，在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容，建立了惯容-弹簧-阻尼三元件并联的悬挂系统，在多组悬架参数下进行数值仿真，分析在新悬挂方式下悬架参数对悬架垂向振动响应的影响，采用多目标遗传算法进行参数优化，针对车身垂向加速度与悬架动行程，对悬架参数进行2组多目标优化，得出惯容、弹簧和阻尼最优参数匹配。仿真结果证明：在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容可以有效改善车辆垂向振动系统的减振性能，减小主频。经过2组优化后，与传统弹簧-阻尼悬挂模式相比，车身垂向加速度均方根值分别减小了63.15%、62.22%;悬架动行程均方根值均减小了25.00%;轮胎动载荷均方根值分别减小了73.23%、72.65%。

斜齿轮作为机械设备传动装置中的主要零/部件，应用较为广泛。为了避免在使用过程中斜齿轮部分轮齿因强度低而发生提前失效的情况，综合考虑变位系数、齿数和模数等对齿轮强度的影响，建立以斜齿轮几何参数为设计变量，以斜齿轮副满足强度、重合度和齿顶厚度要求等为约束条件，以斜齿轮副齿根最大弯曲应力的差值最小、齿面接触应力最小为优化目标的数学模型，利用多目标粒子群优化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)算法编写相应的Matlab程序，对所建立的数学模型进行优化求解，并通过MASTA软件对优化前、后齿轮副进行仿真分析。结果表明，在满足设计条件的情况下，斜齿轮副弯曲强度差值与齿面承载能力均有所改善。该研究为斜齿轮宏观几何参数的优化设计提供了参考。

为研究塔式停车库在各种地震波作用下的动态响应，采用有限元软件建立大型高层塔式停车库数值计算模型，选取不同频带特征的典型地震波数据，分析塔式停车库在不同地震波作用下的响应规律。计算结果表明，塔式停车库前10阶模态分布比较密集，模态振型具有明显的差异性，应着重考虑低频成分丰富且幅值较大的Kobe地震波影响；在基频范围能量分布集中的地震波会对整体结构振动特性产生显著影响，3种地震波作用下塔式停车库1～5层的层间相对横向位移响应最大，需要对该楼层区域的车库结构进行优化；塔式停车库地震响应具有明显的空间特征，不同结构区域的动态响应具有差异性，在工程设计上应该按照空间分布进行一体化抗震计算。研究成果对塔式停车库及该类结构的抗震设计和分析具有一定参考。

自冲铆接作为一种绿色、新型和高效的机械连接技术，可实现同种、异种薄板板材的连接，在汽车领域有极大的应用前景。选用钛合金TA1薄板和铝合金5A06薄板作为基板，采用自冲铆接技术进行连接；对接头成型性、力学性能、失效形式和机理进行了系统的研究。研究表明：当钛合金TA1基板为上板时，接头的内锁值更大，但其钉头高度偏高；当铝合金5A06基板作为上板时，接头的钉头与上板基本平齐，但其内锁值偏小。两种接头的静载强度、失效位移和抗振吸收能力均相当。接头的主要失效形式为基板断裂，且失效均发生在强度较弱的铝合金5A06基板上。接头静载失效属于塑性断裂。

为了确保挖掘机在作业过程中运动平稳、快速、节能，提出一种轨迹规划方法，即以挖掘机挖掘作业时间及挖掘作业能耗为优化目标，在关节空间分别对挖掘机各个关节采用4-3-3-3-4分段多项式插值，以确保各关节在运动过程中工作平稳，无较大冲击。以某型挖掘机为例，通过D-H法进行运动学逆解，将笛卡尔空间坐标转换至关节空间坐标，在满足约束的条件下，采用多目标粒子群优化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)算法对各个关节进行插值优化，并进行仿真。仿真结果证明，该轨迹规划方法能够准确地构造平滑轨迹，相比于仅仅以挖掘作业时间最短为目标进行规划，该轨迹规划方法在不同作业要求下对挖掘作业时间长、挖掘作业能耗大的问题都能起到一定的优化效果，为挖掘机的高效节能提供了保障。

为了研究一种高效率、高质量的TA1钛合金植入物表面光整加工方法，在对TA1钛合金电解质等离子抛光过程中的电流-电压特性分析的基础上，研究工作电压、抛光液温度及抛光时间等关键因素对表面粗糙度和材料去除率的影响规律及作用机制，并对电解质等离子抛光前后试样表面的显微形貌、微观组织结构及硬度变化进行表征，验证该方法的有效性。研究结果表明，当工作电压为300和350 V时，采用电解质等离子抛光能够获得表面粗糙度值较小的表面，并且材料去除率随工作电压升高而降低；随抛光液温度升高，试样表面粗糙度增加，同时材料去除率降低；随抛光时间延长，试样表面粗糙度呈下降趋势；电解质等离子抛光后TA1钛合金结晶度提高，晶粒长大；电解质等离子抛光可去除TA1钛合金表面机械作用产生的加工硬化层，同时增强材料的塑性和韧性。

为研究不同工具对超声辅助磨削后工件表面质量的影响，在超声振动方向垂直于磨削表面的条件下，采用电镀磨头与钎焊磨头，针对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削试验，对2种磨头普通磨削及超声辅助磨削所获得的加工表面形貌及表面粗糙度进行了对比分析。结果表明，相同磨削用量条件下，电镀磨头磨削后的工件表面相对于钎焊磨头破碎现象有所加剧，表面质量较差；钎焊磨头磨削后工件表面塑性去除区域较电镀磨头增长明显；在超声辅助磨削条件下，钎焊磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的下降幅度最大为33.6%,优于电镀磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的最大下降幅度(25.7%)。

为消除同批次金属板材参数波动对其折弯成型精度造成的影响，提出了一种基于力反馈的折弯角度实时控制方法。利用兰贝格-奥斯古德方程获得板材理想应力-应变曲线，在此基础上改变方程参数与板材厚度模拟其参数波动，生成输入样本。使用有限元分析软件ABAQUS对该样本进行仿真，获取了不同参数板材在使用相同模具时，上模受力随位移变化曲线，以及成型角度随下压行程变化曲线。建立循环神经网络模型，将上模位移与受力作为输入，成型角度作为输出，得到了根据受力变化预测成型角度的网络模型。通过仿真实验，成型角度误差为±0.6°,验证了该方法的可行性，为后续实现利用成型角度历史数据对预测模型进行智能优化的折弯控制算法奠定了基础。

为实现对金丝球焊焊点的精确检测，提出了一种基于改进SOLOv2网络的金丝球焊焊点检测方法。该方法以SOLOv2网络为主体框架，设计了一种孪生结构编码器，可以同时输入同轴光图像和低环光图像并准确提取焊点特征。在SOLOv2网络结构中将编码器同一层级的特征图通过跳跃连接建立同轴光图像和低环光图像之间的特征联系，实现了图像特征信息互补以及焊点检测准确率的提高。通过孪生结构隔离开同轴光图像和低环光图像特征提取模块的权重参数，避免编码器权重参数在训练过程中偏向于某一种光照场景，提高了网络的泛化能力。改进后的SOLOv2网络在测试集上的交并比IoU和F1-score值分别提升了0.021 9和0.013 7,并且使用在COCO数据集上的预训练权重来初始化编码器，以加速网络的收敛。相对于语义分割网络，SOLOv2网络也能够有效解决黏连焊点特征提取问题，满足实际检测需求。

采用数字孪生技术对码垛机器人工作站进行研究，针对码垛机器人工作站的基本工艺流程，提出一种数字孪生模型构建方法，设计并完成了码垛机器人工作站在线监测系统，通过通信协议(Transmission Control Protocol, TCP)技术和机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)共同完成物理码垛机器人工作站与虚拟码垛机器人工作站两者之间数据交互与实时通信，实现对码垛机器人工作站的工作状态进行可视化在线监测。研究表明，所构建的码垛机器人工作站孪生体可与物理实体实时随动，通过对物理实体工作状态的数据采集，完成实时可视化在线监测，保证了六轴协作臂对物块的抓取和定位准确率高达99.17%,可以进行准确的位置码放。

地铁转向架轴承系统出现故障将会严重影响列车的安全运行。针对于极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)的不足，提出基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法的自编码ELM(Auto-encoder-PSO-ELM,AP-ELM)算法。首先构建多个结构相同的自编码器，将自编码器训练好后，对每个自编码器初始化权重，然后通过PSO算法优化权重，优化完成后将其与ELM算法融合。该方法被用于西储大学公共轴承故障试验台和地铁转向架轴承系统试验台中验证，并与ELM算法和单层自编码ELM算法对比。结果表明：AP-ELM算法在2个数据集中的分类效果均优于另外2种算法，验证了AP-ELM的有效性与优越性。

为研究内燃机曲轴在实际工况下不同位置角的应力应变分布特征，利用Creo软件建立材质为QT700-2的重卡直列六缸内燃机左式曲轴三维模型，根据内燃机实际受载情况对曲轴施加约束和载荷并进行静力学仿真。结果表明：曲轴上最大应力发生在曲轴轴颈与曲柄臂的过渡圆角处，连杆轴颈中心出现最大形变，工作过程中第4缸对应曲轴轴段部分的应力变化最大。据此对曲轴结构进行优化，将过渡圆角半径增加40%后，最大应力值减小了约10%;结合企业曲轴故障返修情况，发现优化之后减少了曲轴早期故障率，提高了内燃机曲轴的可靠性。

为了提高设计的落重冲击试验仪在冲击试验过程中的横向稳定性，提出了采用正交试验与回归分析相结合的方法对仪器的结构参数进行优化。首先，设计出落重冲击试验仪结构，再建立落重冲击试验仪冲击过程的仿真模型，以此为基础，采用冲击试验时仪器受到的水平冲击加速度作为衡量仪器横向稳定性的指标，设计了仪器关键结构参数对水平冲击加速度影响的正交试验方案并开展仿真验证；然后，对试验结果进行回归分析，建立冲击时的水平冲击加速度与仪器关键结构参数的函数模型；最后，利用最优解对仪器的关键结构参数进行优化。优化结果表明，当底座半径=120 mm、导杆半径=13 mm及底座高度=10 mm时，仪器受到的水平冲击加速度最小，为落重冲击试验仪结构的改进设计提供了理论依据。

降低锂电池生产与制造过程中的成本和能量消耗是现代锂电池工业的核心目标，为提高锂电池配件输送系统的工作精度与输送效率，设计了一套基于直驱技术的锂电池柔性输送系统。对该输送系统进行了总体方案与结构设计，并对关键零/部件进行了选型设计与分析；在工艺要求和结构设计的基础上，开发了一套基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)的智能控制系统，以实现在控制界面中对整个输送过程进行实时监控和保护，同时可以对控制参数进行修改。现场运行结果表明，锂电池柔性输送系统运行稳定、输送效率高且操作方便，在连续运行情况下最大输送速度可达1.5 m/s,最大加速度可达25 m/s2,直线运动中的速度波动为±0.35 mm/s,重复定位精度为33.5μm,可为后续锂电池输送设备的研究提供理论参考。

生物体表微结构具有提高减摩减阻性能、改变表面浸润性及形成结构色等功能，对生物体表面微结构的研究为微结构材料的发展提供了导向和依据。常用的微结构制造方法有激光加工、刻蚀、压塑成型法及超声振动辅助加工等，通过在材料表面制备微结构进而改善材料的减摩减阻性、表面浸润性、密封性及承载能力等。超声振动辅助加工技术通过产生高频振动冲击在材料表面制备出具有一定参数的微结构，振幅、频率、相位角等超声参数以及进给速度、主轴转速及切削深度等加工参数决定了微结构形貌，超声振动辅助加工技术具有可与各种传统加工技术复合、成本低廉、简单高效及不污染环境等优势。