产品设计资源重用程度是影响企业响应市场需求时间和设计成本的关键因素.在明确定制化产品与资源重用关系基础上对定制化产品基因的表征方式进行界定，基于基因传导机理和定制化产品开发过程得出的产品资源重用策略分为复制重用、变异重用和突变重用三类策略.为方便人们选用策略，基于相似度分析对资源可用性进行评价，用欧氏距离法计算现有产品与定制产品基因体之间的相似度，并依据韦伯定律来设定相似度阈值以确定资源合理重用策略.最后以定制化可重构小型农业作业机的设计为实例验证该策略的可行性.
针对车辆的稳定性问题，基于相平面理论，通过建立二自由度车辆的扩展模型以及运用简化的魔术公式对实际的轮胎侧向力进行拟合，获得了相平面图并划分稳定的区域；研究路面附着系数和车速对相平面边界的影响，确定质心侧偏角与质心侧偏角速度β-β相平面及质心侧偏角与横摆角速度β-r相平面的边界函数，提出一种车辆稳定性控制方法.在建立的Simulink与Carsim联合仿真平台上，对所设计的控制器进行验证，当系统相轨迹超出稳定区域时，以稳定边界为控制目标，控制器集成2种相平面图计算所需要的横摆力矩，将不稳定的状态拉到稳定区域，从而实现了车辆稳定性的控制.最后，与受2种单一相平面控制、横摆角速度控制和未控制的车辆进行对比，结果表明：所设计的集成控制器有一定的优势，能够显著提高极限工况下车辆的稳定性.
燃气轮机组合转子因长期承受较大的离心应力及较高的温度，其性能易发生退化.轮盘蠕变是引起组合转子性能退化的重要因素之一，为研究轮盘蠕变引起的组合转子性能退化特性，首先建立了考虑轮盘结合面刚度的组合转子轮盘蠕变计算模型，研究组合转子蠕变效应，得到组合转子不同轮盘蠕变随时间变化的定量数据；然后，提出了轮盘蠕变引起组合转子性能退化的研究方法，通过定义组合转子性能退化指标，得到轮盘蠕变引起组合转子性能退化的轨迹，实现其性能退化的定量评估；最后，研究不同转速、拉杆数目下轮盘蠕变引起组合转子性能退化速率的变化规律.结果表明：在高温、高转速作用下，组合转子轮盘将会发生蠕变，透平端第1级蠕变速率最快；轮盘蠕变会引起组合转子性能退化，转速越大、拉杆数目越多，组合转子退化速率越快.因此，在对组合转子进行结构及系列化设计时必须考虑轮盘蠕变的影响，特别在改变转速、拉杆数目时，其影响不容忽视.
设计人员的学习与交流能力是影响并行产品开发的重要因素.为了研究设计人员学习与交流能力对下游设计活动的影响，构建了学习知识量函数与返工率函数，提出了下游设计活动启动时刻与设计活动间信息交流次数的数学模型，研究了设计人员学习与交流能力对下游设计活动启动时刻及设计活动间信息交流次数的影响，得出了下游设计活动启动时刻与设计活动间信息交流次数的判断条件，并通过实例对判断条件进行了分析验证.根据判断条件以及设计人员学习与交流能力指数，计算出下游设计活动启动时刻与设计活动间信息交流次数.研究结果为缩短产品开发时间与减少产品开发成本提供了理论参考.
摩擦力是电机运行时受到的外部扰动，会降低直线电机的跟踪精度.根据摩擦模型设计前馈补偿器是降低摩擦影响的重要方法.首先分析摩擦特性，选用合适的摩擦模型.其次设计电机速度前馈控制器和加速度前馈控制器，提高电机的跟踪性能.根据测得的电机在不同速度下的摩擦力值，运用差分进化算法辨识直线电机的摩擦模型参数，以此设计前馈控制器，实现永磁同步直线电机的摩擦抑制.仿真结果表明，摩擦模型能准确描述被测直线电机的摩擦特性，基于摩擦模型辨识结果设计出的摩擦前馈控制器可以有效地消除摩擦力引起的速度粘滑现象并且减小电机的位置跟踪误差.
在对钢丝绳拉升式自动猫道进行现场试验时发现钢丝绳载荷波动明显，无法完成目标重量管柱的起升.为此，分析了钢丝绳拉升式自动猫道的结构与运动特性，并基于达朗贝尔原理建立了自动猫道的动力学模型，采用MATLAB软件进行数值求解并分析了基座上挡块与坡道底端的距离、移送臂与支撑臂的铰接位置、支撑臂长度对钢丝绳载荷的影响，分析得出将基座上挡块调整至坡道底端、合理降低支撑臂长度能有效降低起升过程所需钢丝绳拉力.依据分析结果调整自动猫道结构尺寸后进行现场试验，液压绞车的最大起升油压下降超过2 MPa，自动猫道机起升能力得到提高.该分析与实验结果可为钢丝绳拉升式自动猫道结构设计与优化提供指导.
在赛车实际行驶过程中车架会受到各种工况的考验，因此在进行车架结构拓扑优化设计时必须同时考虑多个工况下车架的拓扑优化结果.然而，在进行多工况下拓扑结构设计时往往会遇到如何分配各个工况权重比的问题，各工况权重比的分配直接影响车架最终的拓扑结构.针对此问题进行研究，通过构造代理模型并利用遗传算法寻找最佳权重比.首先，采用折衷规划法建立同时考虑多个工况下车架刚度的拓扑优化综合目标函数模型；接着，采用最优拉丁超立方试验设计方法采样，构造径向基函数代理模型，并在代理模型的基础上利用NSGA-II进行求解，得到各个工况最佳权重比；最后，将获得的各个工况最佳权重比代入综合目标模型中进行拓扑计算，获得同时考虑各工况下车架刚度的拓扑结构.将该方法与获得权重比常用的层次分析法（AHP）和正交试验法（OED）进行比较，该方法较其他两种方法得到的综合目标值是最优的，车架所有工况的加权柔度是最低的.结果表明，所提出的方法很好地解决了多工况下拓扑优化权重比分配的问题，并且较其他方法具有明显的优越性.
为提高传统单线圈混合式磁流变制动器的制动力矩，提出了一种双线圈旁置式新型磁流变制动器.利用一种新的线圈安装方式，增大了制动盘圆柱面的可控作用面积，从而增大了磁流变制动器的制动力矩.基于Herscher-Bulkley模型，提出了双线圈旁置式磁流变制动器的力矩模型与磁路设计方法，并在特定条件下对其进行了多目标优化.研究结果表明：与单线圈混合式相比，在相同体积条件下，双线圈旁置式能产生更大的制动力矩；而为了充分利用磁流变液的流变性能，获得更紧凑的结构，双线圈旁置式磁流变制动器的宽度应在80～100 mm之间，长宽比的合理范围应在0.6～1.2之间；优化后在制动器质量基本维持不变的情况下，制动力矩提高了11%.研究结果可作为磁流变制动器的设计参考.
为了研究复合材料储氢气瓶在内压和温度载荷作用下的复杂失效行为，提出一种基于微观力学的气瓶渐进失效分析方法.基于微观力学失效准则，分别判断纤维和基体的损伤与失效，并采用材料刚度退化的方法模拟复合材料失效后的力学行为.此外，建立了复合材料微观力学分析模型，并提取了相应宏-微观分析参数.整个渐进失效分析过程由ABAQUS用户子程序（UMAT）实现，分析得到了复合材料气瓶在热力耦合载荷下的复杂失效模式与最终爆破强度.有限元模拟与试验结果吻合良好，说明该方法可以为复合材料储氢气瓶的设计和优化提供理论指导.
针对曲柄群驱动机构运转过程存在较大振动和噪音的问题，根据平面连杆机构动平衡理论中质量矩替代法和动量矩替代法推导出曲柄群驱动机构的动平衡条件.利用ADAMS软件建立刚性体六曲柄群驱动机构的动力学模型，并对比分析模型配重前后各曲柄固定转动副处的受载曲线，基于刚性体虚拟样机模型仿真结果得到机构刚柔耦合虚拟样机动平衡模型.该刚柔耦合模型仿真结果说明六曲柄群驱动机构摆动力和摆动力矩均得到了较好的平衡，揭示了只靠施加配重质量的曲柄群驱动机构并不能实现理想的动平衡效果.这种刚柔耦合的动平衡方法为进一步研究曲柄群驱动机构的动力学特性提供了新的思路.
针对现有巡线机器人无法完全跨越所有地线障碍物的现状，提出一种新的巡线机器人越障方案.巡线机器人由单臂机构提供行走驱动力，双臂机构完成越障任务.该方案具有跨越所有障碍，且越障时动作简单，所需驱动力少的特点.通过理论分析及软件仿真的方法对巡线机器人越障关键环节进行分析，得到机器人越障过程的运动特性.在此基础上，制作出试验样机，并在模拟线路上进行越障实验，结果表明：该设计方案能完成预定的越障功能.证明了这种新的越障方案的有效性及可行性.
针对智能停车库中自动导引运输车（automated guided vehicle，AGV）存取车路径规划问题，提出了一种基于Dijkstra-蚁群算法（Dijkstra-ACO）的泊车系统路径规划方法.首先利用链接可视图法建立环境模型，并在此环境模型下，采用Dijkstra算法规划出AGV的初始路径；其次，通过引入节点随机选择机制、调整信息素更新方式和限定信息素阈值策略等对基本蚁群算法进行优化改进；最后，选用改进的蚁群算法对初始路径进行优化.结果显示：Dijkstra算法和混合算法均能使AGV有效避开障碍物，然后搜索到一条从起点到终点的无碰优化路径；与Dijkstra算法相比，混合算法能有效提高路径搜索效率，缩短搜索路径长度，改善搜索路径质量，表明该算法正确、可行及有效，且具有较强的全局搜索能力和较好的收敛性能，能够满足AGV存取车路径规划的要求.
为了提高打印成型件的精度和质量，对FDM型3D打印机进料系统及其具体实现方法进行了改进.系统采用功率管IRF530N、加热管和PWM组成加热模块，采用铂热电阻Pt100、差动放大电路和PID算法组成温度测控模块.既简化了标度变化的计算量，又降低了电阻值温漂对测量结果的影响.针对基于步进电机结构的送料控制模块，给出了减少步进电机失步的措施.系统实现了180～250℃，±1℃精度的恒温控制，为FDM型3D打印机系统的恒温和高精度进料提供了保障，并且在简单调整后，还可对湿度、压力、位移和角度等物理量进行控制.
圆弧齿轮加工用虚拟轴机床伺服系统存在的不确定性会影响系统的性能，从而降低圆弧齿轮的加工精度；同时，滑模控制中抖动现象会影响控制的精度和稳定性.为提高虚拟轴机床的加工精度和抑制滑模控制中的抖动现象，提出了基于改进观测器的滑模变结构控制算法来控制虚拟轴机床的伺服电机，算法中采用该干扰观测器对系统中的不确定性进行观测，利用饱和函数代替符号函数来抑制滑模控制中的抖动现象.推导了基于改进观测器的滑模变结构控制律，并证明了所设计控制器的稳定性；为验证算法的有效性，在MATLAB中进行了仿真，仿真结果表明：所提出的算法能够有效地观测系统中存在的不确定性因素，并抑制滑模控制中的抖动现象，系统具有较强的位置跟踪性能和抗干扰能力.
为研究采煤机工作状态下截齿负载特性，设计了截齿三向力测试方案，并应用该测试方案对MG400/930-WD型采煤机进行了相关实验研究，得到了采煤机截割某实验室模拟煤壁时的截齿三向力曲线，并对实验结果和理论计算结果进行了对比分析.考虑误差和随机因素的影响，可以认为实验结果与理论分析是一致的，验证了测试方案的可行性，能为采煤机截齿相关参数的改进及采煤机截割部的设计提供实验数据和理论依据.
液压凿岩机钎杆回弹造成了机体刚性冲击，降低了凿岩机的工作效率和使用寿命，针对此不足，通过回弹波动理论分析，提出了回弹速度的计算方法和回弹缓冲装置的设计方法，从蓄能器的耦合和局部阻力角度建立缓冲活塞的数学模型，得出了缓冲活塞运动的非线性方程.利用Simulink对缓冲活塞进行了运动学仿真，分析了预充压力对回弹缓冲装置的动特性影响和其对工况的响应能力，并与实验结果进行对比，验证了仿真的准确性.结果表明：回弹速度与预充压力无关，与工作介质有关，介质系数增大，回弹速度增大.回弹缓冲装置设计有很好的工况响应能力，增加了液压凿岩机的可靠性，工作效率提高了7.23%，更符合实际工况要求.
