针对现有隶属函数描述系统及部件故障状态的不足，构建了一种含模糊支撑半径变量的隶属函数来描述部件故障状态，提出了一种基于模糊支撑半径变量的贝叶斯网络多态系统故障概率计算方法.在隶属函数的构造中，用变量代替精确值描述隶属函数模糊支撑半径，建立了含模糊支撑半径变量的隶属函数；并将其引入贝叶斯网络，利用桶消元法对多态系统叶节点故障概率进行分析，得到叶节点故障概率变化曲线.将所提出的方法与文献中基于模糊支撑半径为定值的隶属函数贝叶斯网络方法相比较，验证了方法的有效性.最后，将该方法应用到数控机床主轴系统故障分析实例中，对叶节点故障概率进行计算.结果表明，该方法能够有效解决多态系统故障状态隶属函数选择中的主观性问题.

导带式数码印花机发生故障，一方面影响企业生产进度，另一方面导致坯布打印失败而产生浪费，致使企业财产损失.为了降低机器故障率、减少财产损失，针对高速导带式数码印花机所有可能的故障，应用故障模式、影响及危害度分析（failure mode，effects and criticality analysis，FMECA）方法对其进行可靠性分析，找出了其薄弱环节为导带传送装置、喷墨打印装置、喷头清洗装置，得到了故障模式、影响及危害度分析表（FMECA表）.并以此为基础，对危害度较大的故障模式给出了检修与日常维护建议，为企业制定高速导带式数码印花机的检修、保养策略提供依据，也为高速导带式数码印花机的可靠性设计提供基础，有利于提高其可靠性.

为提高水下摩擦叠焊机对海洋管状物修复的适应能力和响应速度，将可适应设计引入叠焊机的设计过程中.针对机械产品功能变化的特点，在需求分析和功能分析的基础上，通过扩展功能结构图来表达可适应产品的可适应性；结合开放式架构的设计理念，明确产品的基础平台、功能模块及其接口，以便用户根据需求选择模块配置；提出了基于集合的产品可适应性评价方法，为评价方案的优劣提供量化指标.以水下摩擦叠焊机产品族设计为例，表明该方法具有较好的实用性和可操作性，可用于产品的开发和设计.

矩形微带天线设计中，为解决谐振频率与尺寸结构之间存在多参数、强非线性关系而建立其精确模型的困难，提出一种动态自适应聚类与伪逆求权值相结合的新型RBF神经网络算法，其优点为：无需事先固定隐层神经元个数，以自适应调整的方式，获得较好的逼近效果，且计算量小、学习速度快.同时，结合RBF神经网络对于多变量、非线性函数有较好的逼近特性，将其用于矩形微带天线的谐振频率建模.实验表明，建立的神经网络模型无论是在精度还是速度上都明显优于已有文献的结果，从而为天线设计开发者提供了一种新的有效方法，提高设计效率.

为了精确描述柔性铰链力学性能，提出一种通用的基于有限元法的力学模型，并基于该模型分析其静态和动态性能.柔性铰链采用欧拉伯努利梁模拟其力学行为，将其划分为3个三自由度的结点、2个变截面单元.采用最小势能原理建立与柔性铰链结构参数相关的封闭形式刚度矩阵，采用拉格郎日方程建立铰链的质量矩阵和动力学方程.为了验证所推导的力学模型的精确性，与ANSYS分析结果进行比较分析，两者的结果差值在1.1%～5.6%范围之内，说明理论模型与ANSYS分析结果吻合，所建立的模型能精确反映其静态和动态性能.基于柔性铰链有限元模型，可精确分析铰链参数与其精度和固有频率的关系、应力分布和频率响应，为正圆型柔性铰链应用于柔顺机构设计提供了一种精确的力学模型.

为探究冲击破岩掘进机典型工况下工作机构的力学特征,发现其薄弱环节并提供改进依据，利用Pro/E软件建立其工作机构三维实体模型，根据冲击锤破岩的力学模型，采用应力波合成理论，并利用Matlab汇编语言求得冲击破岩的凿入力，使用ANSYS软件对工作机构冲击巷道顶部右肩角时两钎杆由不同步到同步破岩的过程进行有限元分析.研究表明：由不同步向同步工况转换过程中，两钎杆应力差、扭矩、扭转变形逐渐减小直至相等；摆动支座与动臂及举升油缸、摆动油缸铰接处，摇臂与动臂、动臂油缸铰点处有应力集中；摆动支座是工作机构薄弱环节，最大变形发生在锤头部；偏载作用导致钎头有明显变形，动臂应力危险区位于受偏载侧，对工作机构力学性能影响较大.

研究中性层偏移对矫直力的影响，以提高矫直力精度.通过对矫直件三维弹塑性变形进行分析，提出中性层偏移理论，利用数值模拟和实验讨论中性层偏移的动态变化规律，说明中性层偏移是影响矫直力精度的重要因素之一，并验证了理论推导公式与数值计算结果之间的误差，为建立更为准确的矫直力模型提供理论基础和数据.

臂架结构是臂架起重机的关键部件，实现结构稳定的拓扑优化对其轻量化设计至关重要. 基于敏度分析的结构优化方法耗时耗力，不适用于大型工程结构. 在杆系结构SKO （soft kill option） 法的基础上，定义了臂架结构整体稳定性和局部压杆稳定性的定量化指标，分析臂架结构抗失稳机制,给出了关联腹杆“冻结”顺序，提出了一种保证结构稳定的臂架结构拓扑优化方法，即SSKO （stability-ensured soft kill option） 法. 将该方法应用于刚架柱和环轨起重机组合臂架的拓扑优化中，结果表明SSKO法可实现结构的稳定拓扑，优化速度快,效果显著.

相同零点、极点在根轨迹平面的不同位置表现出不同的动态性能，表明系统性能与零点或极点本身无关，完全由其所处的位置决定.从经典控制理论的根轨迹平面出发，借助数理分析中的“场论”概念，以定位精度和控制稳定性作为系统动态性能的描述量，尝试建立动态性能指标与根轨迹平面坐标之间的函数对应关系；并据此通过在根轨迹平面绘制等振荡线和等精度线，实现动态性能空间的构建.应用该动态性能空间，对六阶线性跟踪系统的实数极点和复共轭零点、极点进行全局优化.灵敏度、补灵敏度函数及动态响应结果显示：该优化设计方法可以较好地解决系统定位精度与控制稳定性之间的矛盾，满足精确动态跟踪要求，效果远优于PID控制器.

为了满足某新型混联式混合动力变速器在不同的整车行驶模式下对其液压系统工作状态的不同控制要求，基于该新型混联式混合动力变速器及其液压系统的结构，设计了液压系统工作状态和阀块工作状态的控制策略，通过建立Simulink控制模型，并采用快速控制原型技术和整车转鼓试验对该控制策略的正确性和可靠性进行验证.试验结果表明该控制策略能够很好地匹配整车的行驶模式，满足变速器对其液压系统的控制要求.

基于机电一体化技术，设计了一种具有机械密码和电子密码双重保障的可远程控制三维运动家用密码门锁.首先介绍了密码锁的组成结构和工作原理，重点对机械结构的三维运动原理以及电子控制系统的远程控制原理进行了解析；然后，基于结构力学理论，对机械结构的各主要运动机构的强度进行了校核；最后，通过对密码锁实物的3个密码盘旋转精准度、密码更换与远程控制可靠性等方面的反复验证，证明了该结构的安全可靠性和实用性.密码锁采用了可远程控制三维运动机械传动机构，不仅实现了机械与电子的有机结合提高了其运用安全性，而且从根本上消除了依靠声音和手感破解密码的可能性，具有操作方便、安全可靠的特点，满足未来市场的需求.

岩体结构面抗剪强度尺寸效应变化规律的研究需要在专门的多尺度岩体结构面抗剪强度直剪试验机上进行，以获得稳定的抗剪强度力学参数.为保证测试数据的可靠性，在满足测试载荷范围为2~1 000 kN时要求恒定荷载示值精度为1%.由于现有测试系统的技术限制，无法实现在同一台设备上进行全部荷载的试验.为此，首先在提出一种设备荷载分级方法的基础上开发了一种多尺度岩体结构面抗剪强度直剪试验一体机，在满足测试精度的要求下分3级尺度直剪仪进行直剪测试，每一级尺度直剪仪设置了荷载重叠区以保证测试数据的等效性.最后对该直剪试验一体机的精度和载荷范围进行了测试，通过了多尺度试样的测试要求.目前该多尺度岩体结构面抗剪直剪试验一体机为多尺度试样的测试研究提供了平台.

针对兆瓦级风电机组的锁紧装置，以风电锁紧盘为研究对象，以机械产品的工作可靠性和经济性为目标，克服传统设计方法的不足，提出一种改进的设计方法，同时对摩擦系数、配合间隙和环境温度等参数进行分析.结果表明：改进方法的计算结果比传统计算结果更精确，与FEM模拟结果接近；过盈配合面的摩擦系数对接触面压强影响非常大，推荐圆锥面的摩擦系数范围为0.085～0.091；设计过程中应以当量弹性模量计算过盈量；不同配合间隙对接触面压强的损耗较大，最大能达到50 MPa；接触面压强随环境温度升高而减小.

网络控制系统在机电一体化制造领域起到关键性作用.在网络控制中，预先计算从站间的传输延时是实现各从站时钟同步的基础.EtherCAT从站物理层接口有MII（media independent interface）和EBUS两种类型，按照这2种类型，分数据帧传递的往返两个方向，分析了从站间的传输延时.针对实验系统，对系统上具体从站间的传输延时作了理论计算及实验测试.通过对比理论计算值和实验测试值，验证了理论分析的正确性，为以后组建实际机电一体化系统、根据实际需要搭配从站、减少从站间的传输延时和提高控制系统的实时性提供了理论依据.

交通标志检测是影响交通标志识别速度和正确率的重要因素.采用一种HSI自适应阈值粗分割方法获取场景图像的红色二值图，克服固定阈值分割算法受光照等外界因素影响较大的缺点.然后进行连通区域标记，排除了部分非禁令标志红色区域，并对多个相连禁令标志作有效分割，提取出禁令标志的候选区域.最后，通过分析候选区域外边缘的圆形相似度参数，确定了禁令标志区域.复杂道路环境下的场景实验表明：本方法具有较高的鲁棒性.