自然界存在的生物是人类进行发明创造的一个重要源泉，为提高工程设计人员对生物信息的利用效率，增强多生物效应知识工具的实用性，提出了一种针对多生物效应的多层次的编码方法.阐述了这种编码方法的结构体系，建立了与编码相关的知识工具，并论述了这种编码方法的操作流程及实现方式.最后，以对希瓦氏菌在厌氧环境中利用2种特殊蛋白质的联合作用从氧化铁矿石中获取氧这一多生物效应进行编码的过程为例，验证本编码方法的可用性和优越性.

随着以低碳经济为核心的产业革命逐渐出现，产品的低碳设计与制造已成为企业提升竞争力的重要因素之一．从机电产品碳足迹分布出发，提出了一种基于碳足迹分布的机电产品低碳创新设计方法．通过建立机电产品结构属性分层模型，以材料利用率、回收率和拆卸等级作为机电产品的碳排放属性，采用层次分析法探索碳排放分布的规律．根据得到的碳排放分布情况确定产品低碳设计要素，根据创造性模板法对低碳设计要素进行改进，实现对机电产品的低碳创新设计．最后以磨咖啡机为例证明了方法的实用性和可行性．

在贝叶斯统计理论和结构可靠性优化设计方法的基础上，研究了结构在小样本情况下考虑可靠度可信区间的结构可靠性优化设计问题.将结构可靠度作为随机变量，根据先验信息和样本信息，采用贝叶斯推断技术获得结构可靠度的概率分布，给出了可靠度的点估计及区间估计.建立了考虑可靠度可信区间的结构可靠性优化设计模型，提出了考虑可靠度可信区间的结构可靠性优化设计方法.所提出的方法为解决小样本情况下的结构可靠性优化设计问题提供了新的解决方案.数值算例验证了所提出的结构可靠性优化设计方法的有效性和正确性.

针对传统的可靠性分析方法分析CTCS-3级ATP系统动态失效问题的不足，提出采用动态故障树分析其可靠性。首先，分析系统的结构和功能建立动态故障树模型；其次，采用深度优先最左遍历算法搜索动态故障树模型，得到独立的子树；最后，在引入可修系统可靠性指标基础上，采用解析法和马尔科夫矩阵迭代法求解子树，结合分层迭代方法对动态故障树分析法改进，以减小运算量，使得上述可靠性指标能用于CTCS-3级ATP系统的可靠性评估。计算所得可靠性指标与可靠性框图分析得到的结果对比表明：动态故障树能够更好地描述系统的冗余性和容错性等特点，提高了可靠性指标的精度。

腐蚀失效是压力管道失效的主要形式之一，研究腐蚀管道的可靠性具有重要理论意义和应用价值.在对腐蚀管道可靠性分析时，概率可靠性模型和模糊可靠性模型对于数据信息的要求较高.而在掌握不确定性信息很少情况下，为了充分利用管道的不确定性信息弥补原始数据的不足，可将腐蚀管道可靠性分析中的材料屈服强度、管道直径、缺陷深度和操作压力等不确定参数视为区间变量，基于区间模型建立一种在役腐蚀管道动态非概率可靠性模型，给出了腐蚀管道剩余寿命预测的简便方法.结合工程实例计算与分析，表明了文中所提出方法的可行性和合理性，并在此基础上，分析了管道的壁厚、缺陷深度、实际压力和腐蚀速率这些区间变量的不同变异系数对非概率可靠性指标的影响，分析结果表明非概率可靠性指标对管道壁厚的变异系数最为敏感.

建立了含驾驶室的商用车十自由度整车数学模型，对安装了驾驶室有限带宽主动悬置的商用车进行模糊控制系统设计，该控制系统全面考虑了驾驶室质心处垂直、俯仰、侧倾方向振动，并采用遗传算法对模糊控制器增益因子进行优化．以积分白噪声随机路面输入作为激励进行振动仿真，仿真结果表明采用本文设计的驾驶室有限带宽主动悬置模糊控制系统相对全浮式悬置系统有效降低了驾驶室质心垂直、俯仰和侧倾加速度，一定程度上提高了商用车行驶平顺性和乘坐舒适性．

针对五辊式无溶剂涂布头多辊速比控制精度设计需求，提出了基于多电机协调控制的机电耦合建模及设计方法.设计一种交叉耦合定速比控制算法，即通过3个独立的补偿速度PID控制器分别实现3个同步电机对其中三辊速度期望均值的动态输出特性的实时跟踪控制，从而实现涂布辊、橡胶转移辊及计量辊的精确定速比控制.以400 mm规格的涂布试验机为应用实例的涂布头系统仿真分析结果表明：控制方法具有鲁棒性和快速跟踪性，控制系统抗干扰能力强、可靠性好；在五辊负载时变的情况下，各速度比误差率在0.4 s之内降低在5%之下，在2 s之后各速度比误差率均小于0.6%，系统稳定运转，且无明显跳动.

为估算验证橡胶衬套的力学性能，以促进衬套对车辆性能影响研究工作的有效开展，将轿车麦弗逊悬架的衬套作为研究对象，先推导相关应变能密度函数方程，再采用Yeoh，Van der Waals，Ogden (N=3)方程为主的多种本构模型，对衬套NR55橡胶进行材料力学性能估算并与其基础试验结果作对比验证，确定Ogden (N=3)方程为衬套结构力学性能估算的较优本构模型.设定多材料系数μ₁，μ₂，μ₃，α₁，α₂，α₃为优化变量并赋初值，初步估算衬套结构力学性能并分析与结构试验结果的一致性，优化目标是“面积重合”和“位移相等”的四类函数，选择自适应响应面法，经过10次迭代，识别出一组能较好估算衬套结构力学性能的本构模型方程系数值.利用最后一次估算值，求解拟合出新曲线，与基础试验估算拟合曲线、结构试验本身刚度曲线进行比较后发现，径(轴)向的刚度值误差均在9.1%以内，考虑各种因素，工程上属可接受范围，说明所述方法可行，能被推广。

为了分析A11VO190恒功率轴向柱塞泵滑靴副的摩擦特性，建立了剩余压紧力滑靴的数学模型.在考虑由热膨胀引起的热楔力和由阶梯结构引起的动压效应的基础上，根据空间力系平衡原理，利用软件Matlab计算滑靴在排油区的动态特性，得到滑靴在斜盘不同位置的油膜厚度.在此基础上推导出滑靴副摩擦功率损失和泄漏功率损失的计算公式，并对比不同负载压力和主轴转速对油膜厚度和功率损失的影响.结果表明：负载压力增大，油膜厚度减小，功率损失增加；转速增大，油膜厚度增大，功率损失也随之增加．

为了研究井下移动式破碎机在破碎头受随机载荷作用下垂直方向的振动特性、探究其工作可靠性低的原因，通过假设与简化，根据多体动力学理论，建立了其动力学模型和垂直方向的运动方程，运用虚拟激励法推导了破碎机垂直向振动响应的数学模型．以国产某型井下移动式破碎机为研究对象，分析确定了破碎头冲击岩石时的随机载荷，运用MATLAB语言程序，得到该破碎机在高位时受随机载荷作用下破碎头、支臂与机身在垂直方向的随机振动响应．结果表明：在载荷峰值为375 kN、均值为186 kN、频率为10 Hz的随机激励作用下，该机各部振幅峰值与均值分别为：破碎头：0.0125 m，0.007 25 m；支臂：0.010 m，0.006 57 m；机身：0.006 1 m，0.003 62 m,可见各部振动比较剧烈．破碎头振动和波动最大，支臂次之，机身最小，与实际情况相符．当各部件振幅达最大时，破碎头、支臂与机身的低频与固有频率接近，容易发生共振，这是导致机器振动剧烈，引起零部件、元器件失效，使用寿命下降的主要原因．所得结论为改进移动式破碎机设计、采取合理的减振措施、延长破碎机使用寿命提供参考．

为了研究机械搅拌自吸式浮选机内叶轮转速对浮选动力学环境所产生的影响，采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均方程，对有效容积为20 m³机械搅拌自吸式浮选机内部气-液-固三相流流场进行数值模拟，分析了3种粒度、3种转速所组成的9组模型的三相流体在浮选槽内的速度以及湍流强度的分布规律.数值模拟结果表明：浮选机叶轮转速在147～196 r/min区间时，液面的湍流强度保持稳定，且该范围内浮选机性能较优.试验结果与模拟预测结果比较吻合，验证了所得结论.

为了优化压缩机的制冷量、功率、噪音和寿命，以研究无升程限制器的吸气阀运动规律为目标，确立数值模拟和物理试验相互佐证寻求最佳阀片结构的基本思路.将制冷剂的流动场和阀组构成的结构场耦合起来模拟阀片的运动，利用ADINA流固耦合模块(fluid-structure interaction，FSI)，基于流体质量、动量、热量守恒定律和平板振动模型，得到了吸气过程中的阀片位移、缸内压力、吸气速度及阀片与阀座接触力的时程变化曲线.分析了阀片设计参数对其动态响应的影响，发现减小厚度可以优化压缩机性能，根据最大有效流通面积准则，得到了WS75YV型号压缩机的吸气阀最小即最优厚度.欧拉坐标系下制冷剂的速度分布及气缸内温度随时间的变化过程的模拟结果表明，压缩机吸气过程存在过热现象.采用第二制冷剂量热计法测量压缩机的制冷量、电机功率和其比值(coefficient of performance,COP)，对比压缩机性能的理论和模拟计算值，证明流固耦合模拟方法可行，基于此对压缩机进行设计和优化是可靠的.

为研究重型车侧翻特性，建立准静态侧翻的系统理论计算模型，导出其侧倾力臂h和整车等效轮距B的理论计算公式，分析了各主要参数的影响，并以某重载搅拌车为例，计算了其准静态侧翻阀值，同时针对该车极限稳态回转试验，进行了防侧翻支架设计，并利用稳态回转试验，对理论计算模型及支架结构进行验证.试验结果表明：理论计算所得的准静态侧翻阀值与试验结果相吻合，所设计的防侧翻支架可以准确有效地进行车辆侧翻的预警和保护，达到了预期的设计目标.

以渐开线齿廓几何模型为基础，结合开源程序和类库，在Windows平台上开发了齿轮辅助几何设计程序．简要介绍了国内外学者针对齿轮几何模型的建立和基于gnuplot的数据可视化模块设计的研究概况．针对计算模块的程序实现，推导并给出全齿廓的曲线参数方程．用C编写计算模块，在gnuplot的基础上编写数据可视化模块．两模块以纯文本方式传递数据，通过管道传递指令．以Windows API的方式建立窗口程序过程，并为程序设计了图形用户界面．用CxImage库替代picture控件，解决png格式设计结果图片的显示问题．这里将计算机程序设计技术融入传统机械设计理论，并借鉴众多开源软件和函数库，开发的辅助机械设计软件提升了机械设计效率和水平．

为解决数字图形界面态势感知(SA)难以被客观评测的问题，根据界面作业所需完成的操作任务，提出新的实验流程和范式，采用行为实验和脑电实验相结合的新技术路线，以脑电反馈负波、反应时和正确率三个评价指标分别来衡量SA的“感知性、理解性和可判断性”，为SA的客观评价方法研究提供了新思路和新方法.以战机界面为例，通过22名被试者对空空对战任务进行实例验证.结果表明：通过分析脑电反馈负波呈现实验的客观数据，可实现对SA感知性的评价；通过对界面任务反应时和正确率的对比分析，能实现对SA可理解性和可判断性的评测，从而实现对数字图形界面SA的客观综合评价.

研究利用质量功能配置进行产品规划时确定技术特征优先度的问题，提出先分别利用质量屋中主观和客观信息进行赋权计算、再加权集成的组合赋权法.主观赋权中，考虑多名决策者参加多粒度多语义的情况，使用语言加权平均算子与语言混和集成算子集结群体评估信息，体现数据本身及其所在位置的重要性；客观赋权中，以区间数形式表示无法明确的技术特征值，将含有区间数的技术竞争性数据转化为目标相离度矩阵，然后使用熵值法赋权.综合集成结果既反映了专家的经验判断，又反映了对现实数据的逻辑推理，实现了主观和客观的协调统一.