针对在综采工作面底板不平整的复合工况条件下，刮板输送机竖直面形态检测时需布置大量传感器，导致测量困难及精度不高的问题，利用捷联惯导系统，提出了一种基于采煤机运行轨迹的刮板输送机竖直面形态解算方法。首先，利用等效旋转矢量法解算捷联惯导系统的信息以得到采煤机运动轨迹；其次，对采煤机与刮板输送机中部槽的实时形状耦合关系进行研究，建立了基于采煤机运行轨迹的刮板输送机竖直面形态解算模型，测量刮板输送机初始位置处4~6节中部槽的俯仰角作为先验信息，再滚动计算出采煤机运行过程中所经过各节中部槽的俯仰角，从而获得工作面刮板输送机竖直面的形态；最后，搭建了采煤机与刮板输送机联合模拟实验平台进行实验验证。实验结果表明：刮板输送机模型的解算形态与实际形态的误差小于15 mm，满足实际工作要求的检测精度。利用该解算方法可以实时准确地掌握刮板输送机竖直面的形态变化，避免刮板输送机因弯曲角度过大而损坏，保证刮板输送机正常工作，同时可为采煤机下滚筒的调高提供信息，保证综采工作面的平整性。

为了解决多自由度汽车电动座椅出厂位姿调整过程中的耦合问题，消除座垫不规则表面对调整过程的影响，实现座椅位姿的快速调整，提出了一种基于控制变量法的座椅位姿调整方法。首先，根据座垫表面的拟合曲线和座椅的几何结构，建立参考坐标系并分析座椅外部轮廓上的点与当前运动关节的转角或位移之间的数学关系。然后计算出座椅的当前位姿并给出调整方案。最后，通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。仿真和实验结果表明：该方法能够消除座垫不规则表面和关节耦合对调整过程的影响，同时能提高调整的准确度和效率。研究结果对改进汽车电动座椅出厂位姿调整方法和提高座椅调整效率有一定的参考意义。

掺稀降黏是稠油开采工艺中的重要技术，而混合器是增强掺混效果的主要工具。首先，提出了一种新型芯管式稠油掺稀混合器结构，采用芯管微孔外射的方式，实现稀、稠油在环空内掺混，同时根据"文丘里效应"原理设计变截面锥管结构，以形成不规则湍流，实现二次掺混。该混合器具有掺混效果好、对油液压降影响小等优点。其次，利用CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）仿真技术研究了微孔直径、微孔密度、喷射角度、内锥角和出入口压差等5个因素对掺混不均匀度系数和掺稀比的影响。最后，针对塔河油田采油二厂的稠油掺稀开采工况，设计了一款可对接3 1/2"油管的混合器，并进行了室内掺混实验分析，获得的掺混不均匀度系数为0.023 4，掺稀比为0.290 1，达到了理想水平，这表明该混合器具有良好的掺稀降黏性能。研究成果为提高稠油开采效率和减小抽油设备的故障率提供了新的技术手段。

为有效拓宽声衬的消声频带，针对亥姆霍兹共振器消声选择性强，传统单一声衬消声频带特定且不可调节，缺乏灵活性的缺陷，提出了一种多级腔体的新型柔性壁声衬结构。采用铝合金材质的多级柔性壁代替传统声衬的单级刚性壁，通过施加电压调节柔性腔体体积，使得其消声频带变宽且发生偏移。在选定传递损失作为多级柔性壁声衬消声性能评价指标的基础上，分别进行了柔性壁的静/动态性能仿真与实际性能测试，根据仿真结果与实际测试结果确定了柔性壁具有较好的形变性能及消声性能。介绍了多级柔性壁声衬结构设计方法，而后加工了声衬样品并搭建测试平台进行消声性能测试。实验结果表明：在不施加电压时，多级柔性壁声衬的传递损失在频率为1 386 Hz时达到峰值，即共振频率为1 386 Hz；当驱动电压分别为-100，100和200 V时，其共振频率分别为1 420，1 370和1 364 Hz。通过调节电压幅值，该多级柔性壁声衬的消声频带实现了56 Hz的偏移。研究表明所提出的多级柔性壁声衬结构对噪声的宽频抑制具有一定的作用。

振动离心机是地震研究和飞行器离心振动复合环境试验研究的重要工具，顺臂振动是其重要的运行工况，而顺臂隔振是振动离心机在该工况下稳定运行的关键。在分析振动离心机顺臂振动工况的基础上，利用空气弹簧的动刚度小而轴向承载力大等特点，设计了一种安装于振动离心机转臂上可测不平衡力的顺臂隔振系统。基于隔振系统的力学模型，通过解析简化获得该系统的力传递率解析方程，并分析了影响该系统隔振能力的主要因素。针对某振动离心机，利用解析方程计算了其隔振系统的力传递率，并通过隔振系统力学模型对其传递力进行了仿真分析，理论计算及仿真所得的力传递率基本一致且均较小。结果表明：以空气弹簧为主体的顺臂隔振系统可有效隔离振动离心机的顺臂振动冲击，力传递率解析方程可用于隔振系统隔振能力评估计算。

车载医疗救护隔振平台是一种以车辆为载体的伤病员专用救护装备。为了最大程度地避免伤病员在运送中因车辆振动而造成的二次伤害，获得最佳减振效果，设计了一款新型车载医疗救护隔振平台，它具有大长宽比、多层串联的结构特点。为了获得该平台的关键隔振参数，建立了隔振平台的物理模型，并采用基于分析力学的拉格朗日法建立了平台的状态方程，应用MATLAB软件对在典型激励作用下的隔振参数进行了优化，得到了最优的平台减振弹簧刚度和阻尼。最后，为了研究该新型隔振平台在车辆运行过程中的减振效果，建立了基于被动悬架的隔振平台全系统动力学模型，并采用ADAMS软件仿真分析了在斜坡路面和正弦起伏路面两种典型激励下的隔振平台的输出响应。结果表明，该隔振平台能够极大地衰减来自地面的冲击和振动，尤其对于恶劣路况，其减振效果更佳。该隔振平台结构及参数设计符合工程实际，所采用的优化方法和全系统建模及仿真方法正确、有效。

为了提高自动落纱机的工作效率和可靠性，增强纱管夹持器适应锭子安装误差的能力，减小工作过程中的动力消耗，采用机构扩展法设计了一种自动落纱机自适应纱管夹持器。首先构建了一个二自由度的纱管夹持器主机构，并对机构进行扩展，增加3个杆件使它与原来的构件组成平行四边形机构以实现机构变异，并得到了自适应纱管夹持器的运动简图。该夹持器利用浮动连接板的摆动自动适应锭子的安装误差，利用平行四边形机构的工作特点实现夹紧/预松纱管功能。在完成结构设计的基础上对自适应纱管夹持器进行了静力分析，研究了夹持器的受力情况。基于SolidWorks Motion建立了自适应纱管夹持器的动力学仿真模型，对不同锭子安装误差下夹紧纱管时纱管所受到的接触力进行了仿真计算。结果表明：当锭子准确安装时，在夹紧纱管情况下有足够的旋转力矩作用在纱管上，可实现预松纱管功能；稳定工作状态下安装在夹指中的聚氨酯夹块与纱管的接触力满足要求；自适应纱管夹持器具有在-1~1 mm范围内自动适应锭子安装误差的能力，并在夹紧纱管时可以实现预松纱管功能。研究成果为设计高效、可靠的自动落纱机拔管装置奠定了基础。自适应纱管夹持器的工作原理和设计思想对设计服务于其他领域的机器人自适应夹持器有一定的借鉴意义。

针对麦克纳姆轮加工复杂，运动效率低，承载能力较弱及容易出现振动、打滑等问题，研发了基于轮毂电机的自动导引车（automatic guided vehicle，AGV）全转向导向机构，并根据该导向机构的控制方式——四轮独立驱动和四轮独立转向（4WID-4WIS）的方式，对该全向AGV进行了运动控制研究。首先，构建了该全转向导向机构的运动学模型，并进行了运动学分析，得出不同转向模式下全向AGV转速与转角之间的关系。其次，为消除该全向AGV移动时产生的路径偏差，提出了基于多步预测最优控制和模糊控制的联合路径跟踪控制技术，以提高控制精度和为路径跟踪提供充足的纠偏能力；进行了转向电机和轮毂电机之间的解耦控制，保证了转向电机和轮毂电机具有良好的输入输出响应。最后，通过实车实验验证了该全转向导向机构具有良好的运动效果，能够满足实际工况的要求，可为AGV在工业领域的应用提供一定的参考。

在凿岩过程中，影响凿岩速度的因素主要有凿岩机输出的冲击能、活塞冲击频率、液压推进力、钎杆回转速度和岩石性质。针对目前无法根据岩石性质快速实现凿岩参数的最优匹配，凿岩速度难以达到理论设计最佳值的问题，提出基于共轭斜量法的凿岩参数自寻优控制方案。将冲击能和冲击频率、推进力和转钎速度分成2组进行动态寻优，并充分考虑岩石性质对凿岩速度的影响，使得各凿岩参数可以快速地达到最优匹配关系。利用MATLAB软件对该自寻优方案在采用固定步长和模糊变步长时的应用效果进行仿真分析，验证该方案的可行性和合理性，并进行推进力和转钎速度的自寻优试验，以验证理论分析和仿真结果的正确性。仿真和试验结果表明基于共轭斜量法的自寻优控制方案可使凿岩参数快速收敛于最优值附近，极大地缩短了实现最佳凿岩速度所需的寻优时间，与常规方法相比凿岩速度可提高13.2%。研究结果对岩石开采设备的自寻优控制以及岩石开采效率的提升有良好的指导价值，同时为凿岩自动化和智能化的实现提供了一种新思路。

螺旋钻机变幅机构铰点位置是影响变幅机构性能的关键因素之一，它对变幅油缸最大油压、变幅机构各铰点最大受力、活动钻桅起柱时间等变幅机构主要性能参数都有决定性影响。针对传统设计方法对获取最佳铰点位置需要反复试算、耗时长、效率低且难以精确定位的不足，为了快速、高效、准确地获取最优铰点位置，以变幅机构的活动钻桅为研究对象，在分析变幅机构结构和工作原理的基础上，建立了变幅机构力学模型，并将变幅油缸的油压作为目标函数，以变幅机构的结构限制和油缸制造工艺要求确定约束条件。基于粒子群优化算法，结合MATLAB对目标函数进行运算分析，以变幅油缸的最大油压最小为目标确定了变幅机构最优铰点位置。铰点位置优化后，变幅油缸最大油压降低了9.2%，变幅机构各铰点最大受力降低了9.1%~9.2%，变幅机构性能明显得到提升。该研究提供了一种快速可行的铰点位置优化方法，对变幅机构的优化设计具有实际参考意义。

转静叶排的相互作用会使压气机内部流场存在复杂的非定常性。为深入研究压气机叶片的气动载荷特性，以某型航空发动机压气机为研究对象，考虑叶排间的转静干涉效应，利用滑移网格技术对整个叶盘的三维流场展开模拟，求解干涉周期T_b内压气机转子内部的流动规律。同时对叶片气动载荷的非定常特性进行进一步分析，讨论了不同压比、转速对压气机叶片气动载荷的影响。结果表明叶片压力面和吸力面气动载荷波动峰值的主导频率皆为转静干涉频率f₀的倍频，其中一倍频（1×f₀）分量占主导地位。在干涉周期T_b内，叶片表面压力涡发生周期性的迁移与耗散，压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势。随着压比的增加，压气机叶片气动载荷逐渐增大，但其脉动幅值和频谱峰值基本不变。转速的升高使得转静干涉的频率增大，增强了压气机叶片气动载荷的非定常特性。研究结果能够应用于叶盘结构的气动优化设计，可为高性能航空发动机压气机的研制提供支持和参考。

转动架作为某型游乐设备的关键部件，其固有频率和屈曲强度直接关系着结构的稳定性。运用有限元软件ANSYS Workbench建立转动架的有限元模型，通过模态分析和谐响应分析得到对转动架振动影响最为显著的固有频率，通过屈曲稳定性分析得到转动架失稳时的屈曲特征值，并运用试验设计获得140个样本点。为探索各个设计参数对转动架固有频率和屈曲强度的灵敏度，运用MATLAB软件建立BP（back propagation，反向传播）神经网络数学模型并对样本点进行拟合，再通过Isight与MATLAB的集成应用，利用描述性蒙特卡洛抽样法对神经网络模型进行数值模拟。结果表明：对转动架稳定性影响较大的危险模态主要是第10至第12阶模态；对转动架危险模态频率影响较大的主要是肢杆壁厚度、肢杆截面长度和肢杆截面宽度，而对转动架屈曲稳定性影响较为明显的则是肢杆、腹杆和圆板的6个尺寸参数。研究结果表明，合理地改善对转动架稳定性影响较大的设计参数将有效地提升其稳定性和设计效率，这可为该结构的后续设计和优化提供一定的借鉴和参考。

主轴系统的热误差是影响数控机床加工精度的主要因素。根据自然界昆虫的翅脉结构，设计了一种基于鳞翅目昆虫翅脉仿生流道的新型主轴系统冷却结构。建立了昆虫翅脉仿生流道冷却结构模型，在数值传热学相关理论基础上，通过Fluent有限元软件对传统螺旋形流道和新型昆虫翅脉仿生流道冷却结构进行流固耦合仿真对比分析，结果显示后者比前者具有更好的散热效果和流动特性：在相同边界条件下，冷却液最大流速约为1.839 m/s，出入口压降为3 181 Pa，加热面最高温度降低了约17.8%、最低温度降低了约4.6%，且冷却结构的温度场分布更均匀。研究结果可为数控机床主轴系统冷却结构的热设计提供参考。

为了实现实时采集、监测轮胎胎冠内部温度，设计了基于试验台架的滚动轮胎的测温系统。以热敏电阻为温度传感器，基于NI cRIO-9033控制器和NI 9205模拟信号采集模块搭建数据采集器，使用MSC SR20M滑环连接温度传感器与数据采集器，在LabVIEW开发环境中，通过编写并运行多通道数据采集与实时数据处理程序，实现了轮胎胎冠内部多个测点温度数据的实时采集与处理。另外，为应对极限试验工况，针对滑环设计制作了滑环保护罩。试验结果表明：轮胎测温系统运行可靠，能够实现多通道的轮胎温度数据采集；设计制作的滑环保护罩能够有效地保护轮胎测温系统，使它在极限试验工况下免受损坏。研究结果表明该轮胎测温系统是实时获取滚动轮胎温度数据的有效工具，具有广阔的工程应用前景。

为提高酶联免疫分析仪微量进样的可靠性与精度，自主研发了一种小型微量自动进样系统。采用丝杆与进样器活塞杆错位平行分布的方式，设计了精巧的进样机构，实现移液和取、退吸头的功能；利用STM32核心控制器，实现了单轴的S型加减速控制以及多轴协调、多线程运动控制；利用分段的方法对加减速曲线进行分析与优化，实现系统最小进样量为1 μL，以0.05 μL的进样分辨率步进；通过试验校验了进样臂的位置精度与进样精度，采用最小二乘线性拟合方法对系统进样误差进行补偿校正。研究结果表明：优化后的S型加减速算法改善了步进电机的运动特性，有效避免了失步与过冲现象，使进样机构具有较高的位置精度；误差补偿后的微量进样系统拥有更高的进样精度与稳定性，在检定进样量为10，50，100 μL时的进样精度分别由±7.2%，±5.3%，±3.2%提高到±1.8%，±1.28%，±1.15%，满足仪器小型化、高精度的设计要求，具有良好的实际应用与推广价值。

在结构中安装传统耗能器，能够获得较好的耗能效果，但地震时的耗散能量会使它变形过大而不能继续工作，在震后往往需要更换，修复成本较高；同时其构件也会发生不同程度的损伤，难以恢复到正常使用状态。针对普通耗能器的不足，设计了一种零初始索力自复位耗能器，它由传动装置、碟形弹簧复位装置和双剪型摩擦耗能装置组成。首先，介绍了复位装置和耗能装置的构造及该自复位耗能器工作原理，并建立其力学模型。其次，采用有限元软件ABAQUS建立该耗能器复位装置和耗能装置的有限元模型，对比分析俩装置的模拟滞回曲线与理论滞回曲线，结果表明模拟曲线与理论曲线吻合较好。恢复力曲线具有典型的胡克定律特征，表明该复位装置弹性较好，能够提供稳定的恢复力。然后，分别在4种工况下对摩擦耗能装置滑动摩擦力的理论值、模拟值及试验值进行对比分析，其滞回曲线具有典型的库伦摩擦定律特性，说明该耗能装置能够提供稳定的滑动摩擦力。最后，在位移加载下对该自复位耗能器的滞回曲线和骨架曲线进行对比分析，结果表明：该自复位耗能器具有较好的耗能性能与复位性能。零初始索力自复位耗能器结构简单，原理明确，性能优良，安装方便，适应性强，可在框架结构中推广使用。