简要分析了产品冲突问题的约束理论(theory of constraints,TOC)思维流程，介绍了发明问题解决理论(theory of inventive problem solving,TRIZ)创新设计过程。描述了TOC中5个逻辑图表及其相互之间的关系。提出一种将TRIZ与TOC相结合的产品冲突问题解决过程构造模型的设计方法，利用所构造的产品当前实现树、逻辑图表和TRIZ的矛盾冲突解决矩阵来解决产品冲突问题。实例证明TRIZ与TOC相结合的方法用于驱动产品创新设计是切实可行的。

讨论了随机参数服从任意分布时平面连杆机构运动精度可靠性优化设计问题。在已知基本随机参数前四阶矩的情况下，应用随机摄动法和Edgeworth级数方法对平面连杆机构运动精度进行可靠性优化设计，通过计算机程序可以实现随机参数服从任意分布的平面连杆机构的可靠性优化设计，迅速、准确地得到平面连杆机构的结构参数。计算表明，该方法是实用、有效的。

在概念设计阶段中，机构的选择与评价较为重要。提出基于层次分析法的二级模糊综合评判方法，采用模糊统计实验法确定隶属度，采用层次分析法中的1～9标度法确定权重。该方法将定性分析与定量分析相结合，把数学处理和人的经验与主观判断相结合，把人的主观因素限制在较小的范围内，保证了评价结果的准确性。

针对虚拟仿真系统的开发，设计了一套新方案。该方案利用软件Director MX的多种插件及其集成语言Lingo实现虚拟仿真系统的交互式操作，在满足一般性交互操作要求的同时避免使用OpenGL和C语言编程，大大降低了系统开发的复杂度。结合插件Havok研究了碰撞检测原理，根据实际虚拟仿真系统精度要求演变了BSP树分割法。

根据三维测量系统要求设计了中刀结构和轴承结构方案，为便于通过试验手段比较这2种方案的性能优劣，对试验样机提出了各种设计要求。制订了具体的虚拟设计流程，基于Pro/E软件建立了参数化实体模型，循环进行了有限元静力学分析和重心坐标计算等。设计了试验样机的具体结构，分析表明设计结果符合试验样机的各种要求。虚拟设计技术的应用显著提高了设计质量和效率，简化了分析计算过程。该设计流程为其他试验样机的设计提供了参考。

注塑产品侧向成型单元特征的多样性带来了注塑模抽芯机构设计的复杂性和空间布局的难度。根据注塑模抽芯机构的原理相似性和可重构设计思想，提出注塑模抽芯机构的可重构设计方法。在分析抽芯机构运动规律的基础上，建立抽芯机构的功能模型，提出可重构的功能元模型和结构元模型；基于侧向成型方法知识库、抽芯机构可重构功能元和结构元模型库，建立注塑模抽芯机构的重构设计算法。注塑模抽芯机构可重构设计方法基于抽芯机构的可重构功能元和结构元族模型，实现了注塑模抽芯机构的设计资源重用，从设方法的角度有效地解决了注塑模抽芯机构设计的知识管理问题；基于侧向成型方法知识库及侧向成型单元特征-抽芯单元映射算法实现了侧向型芯的集成抽芯，避免了抽芯机构的冗余；基于空间布局约束的功能元-结构元映射方法实现了抽芯机构的快速设计。通过工程实例验证了方法的有效性。

基于并联机器人机构的运动输出理论, 考虑结构的对称性和解耦性, 构造出一种新型的具有二平移一转动的三自由度并联机器人机构，给出了机构的运动学反解模型,并用MATLAB计算出其位置正解。以图解形式描绘该机构的可达工作空间，找出影响定姿态工作空间的因素，并提供了该机构在铣床上的具体应用实例。该机构良好的对称性和解耦性，为系统控制带来了方便。

基于3-RTT并联机构运动学分析，建立该并联机构的速度方程和雅可比矩阵的解析表达式。应用空间模型理论建立该并联机构的空间模型，并对该并联机构的奇异轨迹进行研究。应用数值方法，得到空间模型中子区域内具有代表性的无量纲并联机构在Z轴不同截面上的奇异轨迹曲线，分析结论为该并联机构的设计提供依据。

通过对3-TPT五自由度并联机床机构进行分析，建立了误差分析数学模型，在此基础上，利用蒙特卡洛技术模拟分析了驱动杆杆长误差、虎克铰间隙对运动平台误差的影响。结果表明，该并联机构的输出误差较小，满足精度要求。此研究为实际误差的补偿及机构设计参数的优化奠定了理论基础，同时也为并联机构的误差估计提供了一种方法。

为了研究挠性带对机械系统速度波动的影响，在刚性机械系统等效力学模型的基础上，建立挠性带传动的机械系统的动力学模型，应用模拟仿真(Matlab)的方法对此模型进行分析，得出滑差率变化时挠性机械系统模型的运动仿真曲线。结果分析表明：带传动的弹性滑动对机械系统的速度波动有很大的影响。

逆向建模是逆向工程中的重要环节，激光测量技术的发展及其广泛应用对逆向建模技术提出了更高的要求。以Imageware和UG为开发平台，利用Imageware内嵌的Scoll二次开发语言以及UG/OPEN API技术，结合中长距离激光测量设备，进行液货舱逆向建模技术的探讨。将该项技术应用于液货舱的逆向建模中，为船舶液货舱舱容计算及船舶改造提供一种新的方法。

监控系统在工业生产和日常生活中有着广泛的应用，设计了一种采用嵌入式处理器与嵌入式操作系统相结合的音视频监控系统。系统硬件平台由CCD图像传感器、GO7007SB视频编码器、S3C2410嵌入式处理器组成，负责视频数据的采集和MPEG-4压缩编码；软件平台采用Windows CE 5.0作为操作系统，软件实现了数据流的RTP封装和发送。详细论述了系统设计、硬件设计和软件设计,实际运行效果表明该系统稳定可靠，能较好地满足监控要求。此设计架构可大大降低开发难度，缩短开发周期，具有很好的可维护性和性价比。

结合我国实际情况和未来的发展趋势，开发出基于Java的视频监控系统，实现对云台和镜头的远程控制。系统包括RS-232/RS-485的转换，解码器和云台、镜头以及它们与计算机串口的硬件连接，通过Pelco-D协议，采用Java的扩展类库comm.jar库进行串口通信。客户端通过套接字对服务器端的云台和镜头进行控制，对于同时来自服务器端和多个远程客户端对云台和镜头的控制所产生的冲突提出了解决方法。系统具有跨平台性。

通过有限元系统分析方钢管焊接空心球节点在轴力作用下的受力性能。建立采用实体单元的有限元模型，对轴力作用下的方钢管焊接空心球节点进行弹性有限元分析，给出轴力作用下方钢管焊接空心球节点的应力和变位分布规律，并对它的力学性能进行分析。将弹性有限元结果与试验结果进行比较，两者符合很好，验证了有限元分析的正确性。

Halbach磁体结构是工程上理想结构的近似，故可予以优化设计。磁体结构优化的目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。针对磁浮列车用直线型Halbach磁体，提出优化指标，得到磁体结构的优化结果(解析表达式)，并用实验验证。该解析表达式对直线型Halbach磁体的工程应用具有意义，因为在减轻磁体重量同时提高磁场强度是磁浮列车来的关键技术。

为了解决细小链节串链的自动串连问题，结合虚拟设计及仿真手段对自动串链机的关键部件进行概念设计，通过构思—实验—设计法构建关键部件的功能原理解和确定设计过程，并由此进行跳跃式想象设计，得到能解决冲突的关键部件的创新设计及满足功能要求的整机概念模型，并通过对部件的概念设计和发散性创新设计的探讨，提出基于模拟实验及虚拟样机技术的一个应用实例。

将4种分别含有微米或纳米固体粒子的磨合油应用在45号钢齿轮副磨合试验中，研究这2类粒子对齿轮磨合的影响及行为。研究中使用的2种微米粒子分别是平均粒径为10 μm的碳酸钙和100 μm的石英砂；两种纳米粒子分别是平均粒径为5 nm的金刚石和30 nm的导电炭黑；大齿轮和小齿轮未磨合前的齿面三维粗糙度分别是24.00 μm和32.97 μm。试验结果表明：微米粒子对磨合磨损的主要影响表现为磨粒磨损，且微粒的粒径越大，磨粒磨损越剧烈；纳米粒子对磨合磨损影响不大，但纳米粒子能够吸附、填充和渗入齿面，从而改观齿面形貌和改善齿面摩擦学性能。另外，在含有这2类粒子的磨合磨损中，摩擦副间都有不同程度的“负电阻”现象发生，且两齿轮的磨损率差越大，该电现象越明显。