为提高生物知识在产品创新设计中的利用效率，特别是对产品快速响应设计的支持，提出了一种面向系统功能实现的多元仿生设计方法.该方法以多生物效应为核心工具，配合生物系统建模方法、生物原型的技术转化方法，结合新的产品功能建模技术，能够快速地将生物原型转化成为满足市场新需求的产品技术系统，与现有技术特别是与传统仿生设计相比得以显著改良．最后利用上述理论以新型假山石制造设备的开发设计为例验证其实用性价值．

为了获得绿色专利文献中的功能、结构与绿色特征的相互关系知识，提出一种新方法，即基于特征关联的知识获取方法.通过提取专利文献的权利要求书中零部件的特征，分析标题或摘要中的目的功能和绿色特征，建立零部件特征\|目的功能和目的功能\|绿色特征的训练集，并采用数据挖掘算法提取它们之间的关联规则，获得绿色特征、目的功能及零部件特征之间关系的知识，以辅助产品的绿色创新设计，并以实例验证了所提出的方法.实验结果表明了方法的有效性．

为解决马尔科夫模型的状态空间爆炸问题，在状态空间分解法的基础上，建立单个部件（层次3）的SPN模型，然后根据子系统的组成结构建立单个子系统（层次2）的SPN模型．将子系统SPN模型集成为系统模型（层次1），得到系统模型的可达图及缩小的等效半马尔科夫图，按图建立系统模型的状态方程并求解，然后对系统进行可靠性和可用性评估．以泵送系统为例，验证分解法有助于解决状态空间爆炸问题，并使建模的难度和计算量减小，更易于操作

为更真实地描述飞机系统的失效规律，提高可靠性分析的准确性，利用混合威布尔分布建立了飞机可靠性分析模型．针对所建立的模型中参数估计困难的问题，基于K-S检验思想，以拟合优度最好为优化目标，将参数估计转化为无约束优化模型，建立了混合威布尔分布参数估计方法．将改进粒子群算法用于优化模型的求解，利用粒子群的适应度方差自动调整加速度因子，提高了优化求解效率并降低了陷入局部最优的概率．计算实例表明，该方法的参数估计精度高于其他方法，而且算法简单、易于实现，收敛速度较快，不易陷入局部最优解．

为研究以可变功能为目标的机械系统再设计，行为过程作为产品设计理论研究的一个重要方面，为设计者提供了较大的创新空间．基于系统相似性，通过对典型可变功能机械各行为过程进行行为链的序结构相似性分析，总结了可变功能机械各对应行为链序结构具有功能有序、结构有序及运动时间有序的特点及规律，归纳出基于行为链序结构相似性的应用性规则，提出运用行为链序结构的相似性及其变化特点为系统进行可变功能再设计及优化提供新的理论与方法．最后，用实例验证了结论的正确性及可行性．

针对当前消费者感性需求的提高，运用组合思想提出基于感性意象的产品造型优化设计方法．首先应用感性工学类目层次法得到产品的设计要素，再应用数量化一类理论建立感性意象和造型特征元素之间的对应关系，作为优化产品造型时的评判依据．然后应用蚁群算法对造型特征元素进行组合优化，实现了以少量的产品属性形态构建多样的产品造型方案，从而快速设计出满足消费者感性意象需求的产品．最后以电热水壶设计进行实例研究，结果表明运用该方法可有效地进行产品意象造型优化设计．

偏置机构芯轴偏心位移的精确控制是实现导向钻进的核心问题．针对一种新型静态指向式偏置机构，首先介绍了其结构组成以及轨迹控制原理；其次，建立基于圆柱螺线法的井眼轨迹控制算法数学模型，并以三维多目标井眼轨迹为例，讨论了如何通过该机构实现井眼轨迹的控制，并基于SolidWorks和ADAMS进行机构虚拟模型的建立和运动仿真，得到偏置机构运动情况曲线；最后，建立基于LabVIEW的实验平台对偏置机构样机的导向性能进行验证．通过仿真结果、实验值和理论值的比较，确定该算法产生较好的控制效果，证明了实现机构导向控制的可行性，从而为旋转导向钻井工具实际轨迹控制算法设计与优化奠定理论基础．

为了提高搅拌器的搅动范围、减小流动死区，基于混合理论和等螺距的设计原理，提出了一种错位叶片的结构形式．采用Fluent软件对错位桨搅拌器（6SBP）和普通6BP搅拌器在污泥液体中的流场变化进行了三维数值模拟，模拟分析比较了6SBP桨和6BP桨式两种搅拌器的流场形态、速度分布和功耗的特点，并通过实验进行了验证．结果表明，模拟结果和实验结果较吻合，错位桨搅拌流场不对称，能够减小流动死区，增大搅动范围．在N=3 r/s的工作状态下，6SBP桨的轴向速度和径向速度分布要大于6BP桨，而功耗约为6BP桨的77%． 

为了探究汽车排气系统波纹管简化模型的合理性，对简化模型进行数值分析和理论研究．首先，以某重型卡车排气系统为研究对象建立有限元模型，将波纹管简化为零长度的CBUSH单元，对系统自由模态进行分析；其次，用波纹管将排气系统分隔开简化为二自由度模型进行理论计算；最后，综合对比分析表明，第7阶和第8阶模态频率接近于零，主要原因是绕X，Z轴刚度较小，验证了波纹管在该方向的隔振效果良好.理论方法与数值计算具有普遍性和工程指导意义．

为研究三轴汽车各轴主要悬架K & C特性对操纵稳定性的影响程度，在考虑三轴汽车轴荷分配和侧倾力矩作用下左、右车轮垂直载荷重新分配的基础上，建立了基于悬架K & C特性参数的三轴汽车三自由度动力学模型．并以该模型为基础，采用模糊隶属度余弦值和欧氏距离公式建立三轴汽车悬架K & C特性模糊灰色关联分析模型，对影响三轴汽车稳态响应特性的主要悬架K & C特性的重要性程度进行了模糊灰色关联度分析．结果表明：车速为15 km/h时，对于稳态响应阶段的侧倾角、横摆角速度和侧向加速度，各影响因素模糊灰色关联度排序皆为R4>R2>R3>R1>R6>R5；对于质心侧偏角，R5（β）>R6（β）>R1（β）>R2（β）>R3（β）>R4（β）．同理可得车速为35 km/h和55 km/h时各个影响因素模糊灰色关联度排序．从而可以得出：三轴汽车各轴悬架K & C特性参数中，前桥侧倾转向特性对稳态响应阶段的侧倾角、横摆角速度、侧向加速度影响最大；中、后桥侧倾转向特性对质心侧偏角影响较大，且两者相差不大．

为了改善装载机的噪声状况，提高产品的噪声分析技术水平及产品市场竞争力，采用鲁棒独立分量分析（RobustICA）的方法，对ZL50轮式装载机驾驶室噪声进行了声源识别的研究．主要采用RobustICA算法对测得的驾驶室噪声信号进行了盲源分离，得到一系列独立的噪声分量，利用连续小波变换和相干分析对分离得到的各独立分量进行了分析，时频分析和相干分析结果确定了分离得到的各独立分量和不同噪声源的对应关系．结果表明，采用该方法分离得到的独立分量分别对应着装载机的排气噪声和风扇噪声，且两者为司机耳旁噪声的主要成分．验证了鲁棒独立分量分析在声源分离和识别领域的优越性．

为研究机载锚杆钻机运动的自动控制，采用D-H坐标系建立了七关节机载锚杆钻机的运动学正解方程；以矩形巷道为工作对象，结合掘锚联合机实际工况，提出以巷道支护高度为边界条件的分段式锚杆钻机多关节控制方法；建立不同支护高度条件下机载锚杆钻机的逆运动控制模型，得出锚杆钻机钻头的运动范围．研究结果表明：通过采用D-H坐标法可确定锚杆钻机工作姿态；在不同巷道高度条件下，确定了锚杆钻机各关节驱动角度，获得钻头具体工作范围，实现巷道全断面内锚杆钻孔支护要求，从而可提高掘进机钻孔的工作效率，缩短钻孔位置的调整时间．研究内容为机载锚杆钻机分段式自动控制提供设计依据．

由于柔性机械臂的动态模型较为复杂，传统的基于模型的控制策略一般难以处理．基于PD型模糊控制器，提出一种基于新型的模糊控制的柔性机械臂轨迹跟踪与振动控制策略．首先推导用于柔性机械臂角控制的PD型并联模糊控制器，随后将其改进，提出了一种非并联型模糊控制器，并结合输入整形策略，推导了一种新型的柔性机械臂的混合模糊控制器．在此基础上，构建了柔性机械臂实验平台，开展实时控制实验，给出了相关的时域和频域控制效果．相关的实验结果表明，所提出的新型模糊控制器能够较好地完成柔性机械臂的轨迹跟踪任务，并显著降低柔性机械臂的振动．

为提高某汽车保险杠防撞梁的吸能和经济性，基于刚度匹配原理对其进行改进设计．搭建有限元仿真平台，对40%偏置静压试验进行模拟分析，验证了仿真方法的有效性；考虑设计功效、制造成本与维修费用等因素，提出了包含横梁弹性变形、吸能盒塑性变形和横梁塑性变形三阶段的防撞梁合理变形模式；结合变形与刚度的关系，提出了防撞梁刚度匹配模式；以调整结构及材料参数为途径，针对原防撞梁变形不够合理的缺点进行了改进并验证．结果表明:改进后的防撞梁总吸能更多，达到吸能充分的要求;通过满足刚度匹配关系，实现了防撞梁合理变形模式．

为了完善矿用车辆行驶转向系的设计体系，对某型运煤车的全液压动力转向随动系统进行了研究．该系统反馈采用独特的软轴结构，把转向控制机构与空间连杆机构连接，实现了运煤车转向控制机构的机液随动控制．通过对该转向系统的稳定性与响应特性的分析，得到了控制系统开环和闭环传递函数，可知：提高速度放大系数Kv，对于减小速度误差和负载误差都是有利的，但同时会降低系统稳定性；减小流量-压力系数Kce，可以减小负载误差，但会使阻尼比减小．研究结果表明，该转向系统幅值裕量为12.5 dB，相位裕量为86.2°，系统响应上升时间为0.03 s，最大超调量为52%，系统相位裕量较大，阻尼比较小，但响应快速性较好，系统处于稳定状态．该转向系统的独特结构也为工程机械车辆转向系的设计提供了一定的借鉴．

为了研究液压拉杠在恶劣工况下的力学性能，首先对滚筒采煤机整机进行载荷分析，计算在斜切状态下滚筒和滑靴处的载荷情况，然后利用计算结果对液压拉杠进行力学分析，研究在不同煤层倾角和俯仰角下各液压拉杠的拉力变化情况．利用Workbench分析了受载严重液压拉杠的有限元应力分布，并基于疲劳累积损伤理论，对液压拉杠进行了疲劳寿命预测．研究结果准确地反映了液压拉杠在实际工作时的力学性能，为采煤机的设计计算及实际生产研发提供了理论依据，也对同类元件的进一步研究有一定的参考价值．