船用柴油机机体孔系平行度的高精度在机检测是制约其制造过程智能化水平的瓶颈技术之一。为此，基于多传感器技术，提出一种空间孔系平行度在机检测方法。在传感器不放入孔内的情况下，仅将测头伸入孔内进行测量，由多个位移传感器的测量值，根据对应传感器所处的位置，计算获得孔系平行度大小。结果表明，该检测方法可有效对空间孔系平行度进行检测，为孔系零件高效在机检测提供了理论基础。

在空间有限、高承载和角向补偿量大的工作条件下，两轴间传递扭矩时需要小型鼓形齿联轴器，但是GB/T 26103.1—2010中的鼓形齿联轴器由于旋转直径大于100 mm、角向补偿量小于1°而无法满足工作要求。通过三维软件模拟小型鼓形齿联轴器加工过程并生成三维模型，对互相接触的内外齿面进行网格细化，建立高精度的鼓形齿联轴器内外全齿的有限元模型，研究在不同轴间偏角时转动过程中的齿面接触状态。模数、齿数是鼓形齿联轴器的基本参数，分析在轴间偏角为5°时不同模数、齿数对鼓形齿联轴器齿面接触情况和最大应力数值的影响，对比总结鼓形齿联轴器在转动中的规律，为小型鼓形齿联轴器的设计提供依据。

在产品装配时无先后关系约束的作业之间可能存在装配干扰，使作业时间依赖于装配顺序，导致产品装配时间增加，从而影响装配线的平衡。为此，考虑装配过程中作业间的相互干扰，以工位开启数量、空闲时间均衡指标、总装配时间和装配成本为目标，构建多目标U型顺序相依装配线平衡优化模型，并提出一种改进第三代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅲ,NSGA-Ⅲ)进行求解。所提算法引入了变邻域搜索算法的局部搜索特性以平衡算法的探索与开发关系；设计了基于问题约束下的编码、解码、种群更新和选择操作。最后，通过算例测试和实例分析验证算法的高效性。

针对以钢板为存储对象的自动化料库中桥吊优化调度问题，对钢板料库的整体布局和桥吊出/入库作业原则等特点进行分析，提出了基于单一命令作业和复合命令作业随机组合的桥吊作业方式。以桥吊完成1批出/入库任务的总时间为评价标准，建立桥式起重机的路径优化模型。通过对遗传算法(GA)和模拟退火(SA)算法进行集成改进，并嵌入倒垛决策内层算法，设计两阶段的遗传模拟退火算法(PSAGA)对之进行求解，优化钢板的出/入库序列和桥吊最优作业路径。最后通过实例仿真，证明了PSAGA相较于传统的遗传算法具有更好的收敛性和鲁棒性，不易陷入局部最优，可以有效满足桥吊路径规划问题的需要，提高钢板的出/入库效率。

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术成形AlSi10Mg合金，研究了激光能量密度(Laser Energy Density, LED)和粉末储存条件对SLM成形AlSi10Mg合金性能的影响。基于正交试验研究方法，以激光功率、扫描速度和扫描间距为主要影响因素，研究LED对AlSi10Mg试样致密度影响规律；采用最优参数成形不同储存条件下的AlSi10Mg粉末，分析储存条件对成形件性能的影响规律。结果表明，随着LED的增大，成形件致密度呈先增后减趋势。LED在70～100 J/mm3范围内时成形件性能较好，LED过低易产生未熔合缺陷，LED过高会产生收缩孔，通过孔隙大小和分布区域分析其与氢气孔的区别；与原始粉末相比，温湿环境下储存粉末成形的试样，成形件表面质量、致密度、硬度和拉伸性能均明显下降，且储存温度越高，成形件性能越差。

工艺设计通常设计过程复杂，且工艺变量之间存在耦合，缺乏科学设计理论分析和解耦。针对此问题，引入公理设计理论至工艺设计领域，首先将工艺设计过程看作是结构域与工艺域的映射，基于独立公理进行工艺设计过程的耦合机理研究；其次，应用层次分析法对工艺变量之间的交互关系进行量化，以确定最能影响设计迭代的关键耦合变量，并结合冲突解决原理提出解耦策略；最后通过特种车辆传动齿轮加工工艺的实例验证了该方法的有效性。

在产品的生产加工过程中，刀夹具的选配对合理利用加工资源，提高加工过程中的质量和效率，降低加工成本有着十分重要的意义。为解决滚齿加工中刀夹具的选配问题，提出了一种面向滚齿机刀夹具的智能选配方法。该方法包括3个部分，即：首先，通过研究刀夹具的各项信息特征及滚齿的加工原理，并对其进行详细分析后，建立了相应的滚齿机刀夹具信息模型和选配规则；其次，基于加工原理和选配规则，确立了刀夹具的选配规则库和控制策略，并建立了初步选配流程和相应的选配模型，得到了符合加工任务的候选刀夹具集；然后，基于层次分析法与灰色关联分析法提出了一种针对该集合的刀夹具优选决策方法，完成了刀夹具优选；最后，以重庆某机床厂的齿轮加工车间为例进行案例研究，将该优化模型及选配方法应用到实际案例中以证明该选配方法的可行性，为滚齿机刀夹具的智能选配提供了理论和技术支持。

针对液压凿岩机械臂运动控制的平稳性及跟踪精度问题，提出一种关节空间轨迹规划和电液系统模糊PID跟踪控制方法。首先，基于关节空间五次多项式插值方法对关节的位置、角速度及角加速度进行约束，生成含有时间序列的关节角度变量，通过直接控制关节角度完成轨迹规划。采用智能算法模糊PID对液压缸位移进行跟踪控制，将传感器反馈并计算得到的位移偏差值及其变化率作为模糊控制器的输入，经模糊处理后，把输出的3个参数ΔKP、ΔKI、ΔKD加到PID控制器中以此实现动态调参。在V-REP(Virtual-Robot Experimentation Platform)中建立三维SolidWorks的虚拟样机模型，使用MATLAB软件远程API同步模式控制V-REP验证所提轨迹规划方法对工程实际机械臂的有效性。同时，通过模糊工具箱设计模糊控制器并运用Simulink模块对电液跟踪控制系统进行仿真。V-REP及Simulink仿真结果表明：五次多项式轨迹规划可避免机械臂运动过程中速度及加速度的突变，V-REP中机械臂模型运行平稳；模糊PID能有效提高电液...

针对智能工厂内部装修中的工作区分割线、设备布局线勾画的路径优化问题，提出了一种基于A*算法与改进鲸鱼算法相结合的A*-IWOA混合算法。考虑到地面放线机器人的工作方式及其特点，以机器人选址路径最短和运行时精准躲避障碍物为双目标建立混合整数规划模型。将所有待放线轮廓进行排序标注特征点，确定各个轮廓放线起始点，应用A*算法对启发函数进行全局规划，生成各个图形轮廓特征点间的局部连接路径，连接辅助路径获得机器人运行的主路径，并通过改进鲸鱼算法对主路径进行二次规划，得到地面放线机器人最终的作业路径，既对放线路径进行了优化，又实现了自动行走避障。由A*-IWOA算法仿真结果以及和其他算法对比情况显示，应用两种算法相结合得到的地面放线机器人路径规划总长度较短，平均迭代次数更少，提高了地面放线机器人路径规划中的路径搜索效率。并且也说明了提出的方法规划出的全局路径满足放线目标和碰撞约束要求，验证了该方法的可行性和有效性。

汽车吸能盒作为保险杠内的一个重要吸能部件，在碰撞中可以起到吸收碰撞能量、保护纵梁和降低维修成本的作用，对提高整车的耐撞性具有积极作用。以某车型轿车前保险杠吸能盒为研究对象，将原有冲压焊接结构优化为内高压成形结构。运用Hypermesh、LS-Dyna软件分别对2种结构吸能盒的吸能特性进行碰撞数值仿真，应用Autoform软件对内高压成形结构吸能盒进行内高压成形数值仿真；针对吸能盒实物进行了成形、碰撞试验，最后将碰撞数值仿真结果、内高压成形数值仿真结果与试验值进行了对比。结果表明：内高压成形结构吸能盒在轻量化、成本和产品性能3个方面均优于冲压焊接结构吸能盒，碰撞数值仿真和内高压成形数值仿真对产品性能和工艺开发及优化均有较大的指导意义，该研究方法为汽车吸能元件设计提供了一种新的思路。

针对某大规格叶轮零件由于尺寸过大不适于中小型数控机床加工，转向寻求工业机器人求解。针对单叶片单条精加工路径，采用五次B样条插值算法规划机器人末端刀具加工轨迹，并使轨迹曲线光滑连续，通过自适应遗传算法(NSGA2)以时间和冲击为目标对时间序列进行优化，得到满足运动学约束的Pareto解集。研究结果表明，以时间最优为优化基准，优化后的五次B样条函数曲线对比优化前时间缩短了10.10 s,并减小了振动与冲击。

为降低传统快走丝线切割机加工表面粗糙度，对其采用旋转+往复直线运动的新型复合运丝工艺，通过分析快速旋转+往复直线运动的复合运丝形成的电火花磨削加工效应，将钼丝单边损耗转化为圆周损耗，降低了加工中钼丝偏移补偿量影响。使用电火花磨削加工工艺，改善了线切割加工中的排屑条件，消除了工件加工表面的换向条纹。试验结果表明，复合运丝工艺可明显提高加工精度并降低表面粗糙度。

针对现有三维扫描仪使用成本过高、小型零件测量困难等问题，提出一种基于单线激光的小型零件三维重建系统。确定了系统的组成和扫描测量原理，完成了试验平台的搭建，利用标准件对系统进行了标定以提高测量精度。该系统使用可编程逻辑控制器控制3个高精度电机，以满足测量系统的3个自由度，进而实现对零件外轮廓的测量。使用上位机对采集到的点云数据进行处理，进而完成三维重建工作。试验结果表明，所设计的系统能够以较低成本获得高质量的零件三维模型。

随着科学技术的快速进步，航空器升级换代的速度越来越快，对航空器部件装配周期提出了更为严格的要求；在此背景下，如何精准有效控制航空器部件装配质量，是一个非常重要的课题。以航空器部件专业化装配为载体，以过程潜在失效模式及影响分析(Process Failure Mode and Effects Analysis, PFMEA)为核心，结合虚实混合(Mixed Reality, MR)技术和云技术，构建了一种基于端到端的质量风险管控模型——TOIWE,并应用到实际生产中，取得了较好的效果。该模型的构建及其应用对于大规模定制生产质量风险的精准控制具有一定的参考意义。

为降低产品因设计而发生失效的概率，提高产品失效预测的准确性，以场景构建理论为基础，通过构建功能-行为-结构(Function-Behavior-Structure, FBS)设计场景，开展产品预期失效分析方法的研究。首先根据功能-行为-结构映射提出逆映射并采用规范式表达构建产品设计过程成功场景，通过逆向提问获取失效场景，并根据功能、行为和结构三类失效表现形式挖掘失效场景形成原因，预测其失效模式；然后应用当前现实树和冲突解决图表确定失效根本原因及存在的冲突，并结合TRIZ工具提出解决策略；最后通过流体自动灌装鹤管的预期失效分析验证该方法的可行性。

针对当前可再制造性在机械产品设计过程中难以表征的问题，从机械产品的不同生命周期阶段对可再制造性进行了分析，提取了新产品设计中影响可再制造性的重要因素，在此基础上以时间为价值驱动量化了新产品中的可再制造性。同时以性能为约束，以制造成本和可再制造性为目标建立考虑可再制造性的机械产品设计优化模型。此外，对约束采用了一种径向多模态的重要性采样方法以提升算法的搜索效率，使用多目标粒子群优化(Multiple Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)算法生成了最优方案。最后，以离心式压缩机的转子系统为例，证明了该模型与方法在设计中的有效性和指导作用。

针对Autogram算法中的无偏自相关方法所得包络结果受到强噪声污染，导致无法有效地对滚动轴承进行故障诊断问题，提出改变原算法内部处理流程，同时将无偏自相关方法替换为log-SAM方法，形成一种改进Autogram算法。首先，对实测滚动轴承振动信号进行最大重复离散小波包变换分解(Maximal Overlap Discrete Wavelet Packet Transform, MODWPT),在不同分解层数形成一系列小波包子信号；其次，对小波包子信号求取谱峭度，并筛选最大谱峭度值所对应的子信号作为数据源；最后，对数据源进行阈值处理，进而将log-SAM替代无偏自相关方法进行包络分析，实现最优故障诊断。针对滚动轴承内圈仿真故障信号和实测故障信号，实验表明，改进Autogran算法具有良好的去噪能力和诊断效果，且较原Autogram算法和其他传统方法均更具有效性和优越性。

针对目前传统人工上料方式生产效率低、出错率高和板料粘板等问题，提出一种双工位重型金属板材智能上料机的控制策略并进行了结构设计，其特点在于实时检测智能上料机的运行状态和双工位物料信息，并根据实际工作情况对上料机进行智能控制，保证了智能上料机的高效性和连续性。基于智能上料机的工作模式，其具有能够适应多种类型的板料，特别是大尺寸重型板料的特点。介绍了智能上料机的送料机构、升降和移送机构、取放料机构的设计理论、静态受力和模态分析，从而阐述结构的合理性。并通过有限元分析验证其关键零/部件的强度和刚度，最终制成样机。在实际生产中，该机构可以有效地与其他机构相结合，组成智能化全自动生产线，既提高了生产效率，也保障了操作者的安全性。

电子纱作为当前PCB基板主要原材料之一，PCB基板上的传输损失、信号延时和集成度都与电子纱的质量密不可分，针对当前电子纱成品运输难、集成度较低、合格率和制作效率低，以及成本难以保证等一系列问题，设计基于电子纱成品全自动生产线，其主要包括运输线整体布局、桁架机械手、特殊夹具、支撑架转台和RGV物流机构等关键部件，并通过可编程逻辑控制器(PLC)实现各个关键部件之间的协同和总控，以进一步提高生产线的自动化和集成度。根据实地考察和企业对比，通过全自动生产线在正常工作下无需人为干预，保障了成品的合格率，而且大大减少了人力，从而提高电子纱成品生产效率。