机械可靠性设计的任务就是提供实际计算的数学模型和方法，在机械产品的研发阶段预测其在规定工作条件下的工作能力或寿命．结合可靠性理论研究的历史及现状对机械可靠性设计理论进行深入分析，阐明了可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计、可靠性稳健设计、可靠性试验、传统设计方法与可靠性设计相结合等机械零件可靠性设计理论与方法的内涵，为机械零件可靠性设计提供系统的理论和方法．

针对传统可靠性仿真模型建模繁琐、编程困难的问题，以可靠性框图为基础，设计了基于ExtendSim的可靠性建模流程，以两单元并联可修系统为例，建立了基于“致命修复”和“即坏即修”策略的仿真模型，并与解析模型进行了对比验证.仿真结果表明建立的可靠性模型是可信的，且此建模方法易于工程技术人员掌握，具有一定的推广价值．

针对机电系统可靠性设计问题，以可靠性和费用(或体积等)最优为目标建立可靠性设计的多目标优化模型．提出了自适应多目标差异演化算法，该算法提出了自适应缩放因子和混沌交叉率，采用改进的快速排序方法构造Pareto最优解，采用NSGA-II的拥挤操作对档案文件进行消减．采用自适应多目标差异演化算法获得多目标问题的Pareto最优解，利用TOPSIS方法对Pareto最优解进行多属性决策．实际工程结果表明：自适应多目标差异演化算法调节参数更少，且求得的Pareto最优解分布均匀；采用基于TOPSIS的多属性决策方法得到的结果合理可行．

可靠性设计水平直接影响潜艇自航模系统设计的成败.在某潜艇自航模任务与系统构成分析的基础上，开展了某潜艇自航模系统的可靠性分析，应用多阶段任务系统可靠性模型理论建立了该系统的任务可靠性分析和计算模型，综合潜艇自航模的设计约束条件，并结合满意度的概念，建立了系统可靠性冗余优化模型且利用微粒群算法求解.示例证明了模型的可用性及可信性.

为了获得任意拉弯组合载荷下焊缝的名义应力，利用纯弯和纯拉压载荷下的应力集中系数，引入拉弯组合名义应力换算系数，将基于纯拉压名义应力的焊缝疲劳性能数据，转换为疲劳损伤一致的、基于拉弯组合名义应力的焊缝疲劳性能数据．为了消除有限元建模导致的计算误差，引入单元尺寸影响因子，将拉弯组合的计算应力转换为拉弯组合的名义应力．通过上面2个转换，引入拉弯组合计算名义应力换算系数，将有限元中的拉弯组合计算应力转换为基于拉压载荷疲劳试验的名义应力，从而在具体的焊缝结构疲劳强度评估时可以直接使用拉压载荷下的疲劳试验数据．计算结果表明：拉弯组合计算名义应力换算系数与拉弯比、拉弯应力集中因子比和有限元模型中拉弯单元尺寸影响因子有关．通过选择合适的单元尺寸，使得拉压单元尺寸影响因子等于拉弯应力集中因子比，且弯曲单元尺寸影响因子等于1，可使得拉弯组合计算名义应力换算系数恒等于拉压单元尺寸影响因子，而与拉弯比无关．

颗粒仿真技术可以对散状物料的运动进行观察、机理分析、受力分析、磨损(寿命)估计和系统优化.比较了散状物料转载计算方法，给出了采用DEM方法的建模与模型检验的基本步骤.针对DEM计算方法存在所需计算时间过长的问题，实验比较了降低剪切模量和增大颗粒粒度等方法对DEM计算时间和实验结果的影响，结果表明，在不影响计算结果的前提下可通过降低剪切模量和增大颗粒粒度来缩短DEM仿真计算时间.利用EDEM软件实现了散料转载过程的可视化，比较分析了直线型溜槽、折线型溜槽和曲线型溜槽中物料转载效果.仿真表明：采用变曲率半径效果更好；U型溜槽截面能够减少物料不对中情况的发生.

为了优化恒功率变量泵的动态调节特性，根据力士乐的轴向柱塞变量双泵A8V0泵的结构和工作原理，建立了恒功率泵的变量调节机构的数学模型;利用仿真软件AMESim进行仿真，分析2个测量弹簧参数对泵动态特性的影响．通过分析现有2个弹簧作用的恒功率调节的不足，提出了3个弹簧作用的变量调节机构．仿真结果表明:2个弹簧的变量调节机构，优化前后恒功率控制的幅值变化由24.1%减少到7.3%，仍未能实现理想的恒功率调节；而3个测量弹簧的结构优化后的幅值变化仅为3.9%.本研究为恒功率泵性能的优化提供了新的思路．

履带行走机构是性能要求高、结构复杂的机械装备产品.针对履带行走机构的功率损耗较大、运行效率很低的问题，分析了履带行走机构的内外阻力及功率损耗，设计了功率损耗分析系统功能模块与结构，并开发实现了履带行走机构功率损耗分析系统．该系统能够通过分析履带行走机构功率损耗来获得履带行走机构驱动电机的匹配功率，从而指导履带行走机构的电机选型，同时能够提高履带行走机构样机设计和功率损耗分析的效率．

冲击波超压测试技术发展迅速．由于冲击波超压测试现场环境比较恶劣，为了提高测试系统的灵活性和可靠性，提出了一种基于FPGA和无线通信的冲击波超压采集系统的设计，从冲击波超压信号采集的发展现状出发，具体阐述了该系统总体方案的设计思路以及关键技术(电源管理优化设计、ZIGBEE模块和光纤模块等)，同时分析了采用FPGA、无线通信、光纤模块带来的高效性、低误触发率、灵活的远程控制等优点.该系统在多次靶场实爆试验中得到了很好的应用，实验结果表明该系统具有较高的灵活性、可靠性和稳定性．

野外环境下的红外成像既要受到内部设备的散热影响又要受到外部环境的温度变化影响．温度变化导致的红外成像系统的机械结构变形及成像质量不稳定问题关系到各类成像系统能否有效工作．结合红外成像系统的特点，在机械结构设计与光学结构设计两方面对某型红外成像系统温度适应性进行研究，设计了合理的结构形式．后续的对比实验表明本设计在因温度造成的成像脱靶量约为未采用温度适应性设计系统的17%．系统完全能够满足温度稳定性要求，能够保证较好的成像质量．

某型飞机在使用过程中，多次发生配重组件破损，滚柱飞出而击伤发动机，严重威胁飞行安全.为分析配重组件破损的原因，基于配重的工作原理，分析了发动机油门快速操纵对曲轴扭转振动的影响，依据扭纵耦合理论，对滚柱冲击挡片的机理进行了研究，并完成了试验验证.建立了配重组件在冲击载荷作用下的有限元计算模型，并对配重组件进行了机械性能测试，采用疲劳强度安全系数法，完成了配重组件的强度分析.研究结果表明，发动机油门的快速操纵引起配重摆动角度过大，配重为非线性摆动，其摆动频率与曲转扭转振动频率差异过大，配重消除曲轴扭转振动效果差，曲轴产生剧烈的扭转共振，扭转振动耦合成轴向振动，造成滚柱高频冲击挡片.在冲击载荷作用下，挡片的疲劳强度最小，最易发生疲劳破损，可适当改善其疲劳强度，提高配重组件不发生疲劳破损的可靠性.

滤波器是微波电路的重要元件，在实际中有着广泛的应用．对传统的H形缺陷地面结构进行了改进，提出了新型的H形缺陷地面结构(H-shaped DGS)，研究了新结构的传输特性，利用所提出的新型结构设计了一个超宽带低通滤波器，并对其进行仿真与测试，仿真结果与实验结果吻合较好.测试结果表明：所设计的低通滤波器的3 dB通带截止频率为8.9 GHz，通带内插入损耗小于-0.3 dB，回波损耗小于-20 dB．此外，该超宽带低通滤波器还具有设计简单、体积小、成本低等特点，可广泛应用于微波电路中．

全站仪反射棱镜在暗环境中测量会影响照准精度，为了实现全站仪反射棱镜能够在暗环境中正常使用，对全站仪反射棱镜进行了改进．在反射棱镜中引入LED发光二极管作为背景光源的装置，并通过实验验证了这种装置的可行性．首先，介绍了反射棱镜的结构构造以及工作原理；然后说明了LED发光二极管的优势及改进装置电路的设计；最后，通过实验验证了这种改进装置应用的可行性，实验选择从温度、距离两方面检验该装置对测量工作是否产生影响．2次不同室温温度测试结果证明了该装置产生的温度不会对测量产生影响；距离测试结果证明该装置不会对距离测量产生影响．由以上实验结论证明了这种改进装置的可行性．

齿轮是超声珩齿加工中的一类特殊负载，它的振动特性和固有频率对系统的加工频率影响很大.由于齿轮的尺寸和质量大，且其尺寸不能任意更改，现有的振动系统设计理论，如全谐振设计理论、质量置换理论、局部共振理论等，都不能适用于这一情况.为解决此问题，应用Mindlin中厚板理论、变幅杆设计原理和机械阻抗理论对由变幅杆、齿轮组成的变幅器的振动特性进行研究，推导出变幅杆与齿轮的机械阻抗，并根据阻抗匹配原理得到变幅器的谐振频率方程.在此基础上进行了变幅器的设计，通过有限元分析与试验验证了设计理论和设计方法是完全可行的，且有较高求解精度，解决了超声珩齿推广应用的一项设计技术难题.