预期失效分析（AFD）是在TRIZ理论基础上发展起来的I-TRIZ中风险分析的应用．Stan Kaplan等人建立的AFD-1模板采用资源工具来进行失效的消除和系统的理想化，然而由于资源分类繁多，操作工作量较大，对操作者的专业基础要求较高，因此应用较困难．将TRIZ中的冲突解决理论引入AFD-1模板中，使用冲突解决理论代替资源工具进行失效的消除和设计方案的优化，并建立了新的基于冲突解决理论的AFD-1模板．最后将模板在实际工程问题中进行应用．结果表明基于冲突解决理论的AFD-1模板克服了传统模板操作的复杂性，工作量相对减少，实际应用效果有较大改善．

为了合理、高效地进行结构改进及优选设计，采用了模糊综合评价方法、TOPSIS法和灰关联法对多种备选方案进行综合分析．确定评价指标，建立原始数据矩阵；然后采用层次分析法得出各评价指标的权重系数，根据可适应设计原则建立多个评价目标基于上述3种方法的综合性能评价函数，总结3种方法的特点．以某大型立式磨床的横梁设计方案为例，将其12种变型作为评价目标，采用Ansys Workbench有限元分析，将其质量及动静热态特性作为评价指标，编程计算出前述3种方法下12种评价目标的评价结果向量并进行对比，并选出综合考虑3种方法评价结果下的最优方案．结果证明3种方法评选结果基本一致，并且与实际生产所选择方案吻合．比较研究得出，从对结果区分的明显程度来看，模糊综合法最优，其次是灰关联法，TOPSIS法最差．

以大规模定制为前提，为实现客户需求指导产品族规划的目的，建立了客户需求广义聚类模型．根据客户需求信息是否存在层次等级关系将其划分为递阶型和等价型，针对目前对递阶型客户需求聚类研究不能充分利用需求信息的问题，提出了基于模糊集的混合型客户需求聚类算法，增强了处理需求信息的能力．为实现产品族的合理规划，综合客户满意度和企业成本理想度建立可行性指标，提出了基于可行性确定客户需求最佳聚类的方法，并以最佳聚类方案指导产品族规划，在满足客户需求的同时保证了企业宽松的资金链．最后结合实例说明了该方法的实用性．

高精度机床是实现微细加工的基础，目前对其设计主要还是依赖于经验或直观地根据加工精度要求来选取各个运动轴的精度，不能满足多轴微细铣削机床设计的需要. 以精度分析与精度分配为主要内容的精度设计方法，针对一种新型桌面五轴联动微细铣削机床，构建主要包括各运动轴定位精度的运动误差模型，求解各运动轴精度对末端精度的影响分布趋势，完成精度分析. 基于末端运动精度要求和关键设计参数，合理设置直线轴与旋转轴的精度要求，在工作空间内分别对B轴和C轴依次进行精度求解，实现各运动轴的运动精度优化与分配， 指导设计时科学地对各运动轴零部件进行选型.此设计方法对于多轴联动的中大型机床设计也具有一定的推广价值．

在深水勘察船升沉运动时，为使牵引基盘钢丝绳的拉力保持在一定的范围，设计了基盘被动升沉补偿系统．介绍了基盘被动升沉补偿系统的方案和工作原理，建立了基盘被动升沉补偿系统的数学模型，分析了钢丝绳对分析部件的拉力．对补偿系统中的滑轮组倍率、液压缸直径、液压缸行程和蓄能器总容积这4个主参数进行了分析设计，并分析了补偿系统中钢丝绳对基盘的拉力．最后针对具体的勘察船升沉运动和作业水深的设计条件以及钢丝绳对基盘的拉力范围的设计要求，通过对补偿系统中的一些设计参数的取值，对补偿系统中的主参数进行了设计计算，并对设计的补偿系统中钢丝绳对基盘的拉力进行了仿真．仿真结果表明，钢丝绳对基盘的拉力达到了设计要求．这为相关设计人员对基盘被动升沉补偿系统的设计提供了理论指导．

针对国内风电频率不稳定的问题，提出了一种分段式结构的变桨距垂直轴风力发电机方案.简要介绍了该变桨距垂直轴风力发电机的特点，并采用叶素理论和数值仿真方法对其气动性能进行了研究，结果表明此结构的变桨距垂直轴风力发电机在变桨距性能及叶片的强度和刚度方面更加优越，相信将对我国风力发电的发展起到一定的推动作用．

飞机装配工艺设计过程及工艺数据的组织管理是当前飞机数字化制造技术研究中的一个关键问题．在基于模型定义技术的基础上，提出了直升机数字化装配工艺设计与三维装配指令（assembly order， AO）构建的方法．通过对DPE软件进行客户化定制和脚本开发，优化了数字化装配工艺设计过程，实现了AO文本的自动输出，缩短了装配指令的编写周期；通过对DPE与3DVIA Composer软件的集成开发，实现了三维AO的构建，从而为装配现场可视化奠定了基础，较好地解决了传统装配指令对装配现场指导不生动、不直观等问题．

针对强夯机臂架在复杂工况下结构强度冗余、应力集中、材料耗损大等问题，利用有限元的原理和方法，基于NX平台，建立某型号强夯机模型，确定工作载荷，得到臂架结构多个恶劣工况下变形和应力分析云图；以Optistruct为优化解算器，对臂架结构进行多工况下的优化设计．实验结果表明，运用应变电测方法的15个测点获得的实验数据与有限元分析结果误差值小于15%．优化结果满足安全性要求，优化后臂架载荷分布更加合理，最大位移和应力分别减小6.42%和12.48%，节省材料2.38%．

针对机械加工对数控转台的需求，研究3PSSRU并联构型三转动数控台的跃度逆解，以分析驱动系统对数控转台机械结构的柔性冲击和振荡．首先对提出的数控台进行描述，利用矢量方程法建立三转动数控台运动学模型，对其进行位置、速度、加速度逆解计算，在加速度分析的基础上进一步求导进行跃度分析，最后通过给定末端动平台的运动规律，计算出三转动数控台滑块的位置、速度、加速度与跃度随时间变化曲线．结果证实，在给定的运动规律中滑块2的移动范围、速度、加速度与跃度均较滑块1与滑块3的大，表明滑块2所受的冲击和振颤也较大．

为满足1000 MW超超临界电站锅炉给水泵大容量高参数的设计要求，通过CFD技术对锅炉给水泵叶轮的空化性能进行数值研究．提出一种基于Bezier 函数思想的径向弯叶片几何参数设计方法，并引入正弯叶片和反弯叶片两种叶片径向弯曲结构．结果表明：直叶片必需空化余量为22.8 m，与试验值的绝对误差仅为0.2 m，预测结果具有一定的精度；反弯叶片必需空化余量为22.3 m，空化性能最好；正弯叶片在叶片进口处压力面最先出现空泡，吸力面空化面积最大，而反弯叶片吸力面空化面积最小；3种径向弯叶片空化后在沿叶高中间流线相对位置0.2处叶片表面存在最大压差，可能导致叶片局部发生断裂．

为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题，基于纵向振动动力学方程，利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件，提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法，推导了频率方程；应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解，并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析．设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器，基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统，进行谐振实验．变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比，各自的最大求解偏差都小于5%，可以满足工程应用需要.研究表明：可应用力、位移耦合非谐振设计方法，完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计，对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值．

车用清洁型微乳化油是内燃机的理想代用燃料之一．微乳化油热物性参数难以计算，从而影响在内燃机上对它的定量计算研究．以微乳化乙醇柴油为例，用经验公式计算其蒸发焓、生成焓、液体比热容、导热率和微乳化油蒸气的扩散系数，分析了温度和压力以及不同溶醇量对热物性参数的影响规律，为微乳化油热物性参数的计算提供一种工程方法．结果表明：随着温度的增加，微乳化乙醇柴油蒸发焓、导热率降低，定压比热容和微乳化油蒸气扩散系数增加；随着压力增加，微乳化油蒸气扩散系数降低；随着混合燃料中乙醇含量的增加，定压比热容和混合气扩散系数均增大，蒸发焓减小；乙醇含量对混合燃料导热率的影响与燃料温度有关，在一定温度下乙醇含量效应发生逆转；微乳化乙醇柴油中乙醇含量增加有利于燃料蒸发．

在现有的工业设计教育体系下展开CDIO工程教育模式，从而使工业设计专业训练与社会对设计师的能力需求相匹配，培养具有技术与艺术交叉背景的人才．在设计专业综合型课程中开展设计实务项目的设计全流程，串联多元化训练目标的教学内容，从而实施CDIO要素的培养方式．以石膏砌块大型生产设备的造型设计项目为案例，探讨在产品开发设计课程中实施项目制的CDIO工程教育的具体方法，找到适合于工业设计工程教育实践的教学方式．

非结构化道路检测一直是道路检测算法中的难点．提出一种基于彩色混合高斯模型与抛物线模型相结合的优化的非结构化道路检测算法．首先采用中值滤波和二次采样法将待处理彩色图像由高分辨率变为低分辨率图像， 并对图像进行光照补偿；然后建立基于优化聚类中心的Kmeans算法的混合高斯模型，通过最小二乘法求解左右道路抛物线模型参数；最后完成对道路边界线的拟合，实现其提取．实验结果表明，该算法对光照不均、阴影等影响的图像处理具有较强的抗干扰性，提高了运算速度，具有一定的鲁棒性和实时性．

三维数控弯丝机在弯制工件时不仅需要对各轴进行精确的位置控制，还需要对多轴进行位置的同步控制，而其同步控制的好坏将直接影响到工件成形质量．为提高三维数控弯丝机的位置同步控制精度，应用西门子Simotion C240为运动控制器，采用位置闭环控制方案，针对旋转式三维数控弯丝机进行了控制系统设计．在该控制系统基础上，通过采用虚拟轴同步控制策略的方法，对弯丝机多轴位置同步控制进行了实验，根据实验得到的多轴同步的实际运行曲线，对测试结果进行了分析．实验表明，与其他同步控制策略相比，基于虚拟轴同步控制策略的弯丝机控制系统同步控制精度高，稳定性好，满足工件加工的同步控制要求．

磨削液在输送过程中的压力一般要求为0.2～0.4 MPa，过高会导致刀具磨损过快，过低则不能有效冲走磨屑.为达到磨削液供给压力的恒定，需要一个恒压供给系统．本系统应用“PLC+变频器”来实现磨削液的变频恒压供给：PLC实现对泵的轮换，以及泵的工频/变频转换等过程的自动控制；变频器则利用其内置的参数调整功能，与外部设置的压力传感器的反馈组成一个自适应的PID闭环控制回路，实现对水泵电机的变频调速．现场运行结果表明，通过调节变频器内部的P2280和P2285参数，使P2280=5，P2285=10，本系统可实现供水压力在0.3～0.33 MPa范围内的变频恒压供水，其压力变化可稳定在-5%~+5%的范围之内.目前该系统已经稳定运行超过3 a，能满足磨床对磨削液压力的需求．