市场的发展和技术的进步使得产品平台的衍生产品对需求的匹配度降低，产品竞争力下降。为了维持平台先进性，需适时对平台进行进化。从平台架构和平台元素两个角度，定义了平台DNA和平台基因，提出了实现平台进化的重组、变异、替换、删除、增添五种基因调优算子，构建了基于这5种算子的产品平台进化模型，以平台模块和模块特性的调整优化为手段，形成了具有可实施性和可操作性的平台进化方法。最后应用该方法指导了一种冲压机械手产品平台的进化，验证了该理论的可行性。

用户的感性诉求日益获得产品设计师和企业决策者的关注，为了使产品开发人员在开发新产品时能满足用户多维复合的感性诉求，提出一种结合熵处理、灰色关联分析和逼近理想解排序（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）的方法，用于产品设计方案的评估。首先，在运用K-mean聚类分析和因子分析方法分别获得符合用户感性认知的典型样本和典型感性意象的基础上，运用语意差异法获得用户-意象初始评价值；其次，应用信息熵计算评估指标的权重；最后，采用灰色关联分析与TOPSIS相结合的方法实现用户多维意象特定要求下对备选设计方案的排序优选。以3D打印机设计方案优选为例，验证了方法的可行性。研究结果表明，该方法符合用户实际的复杂认知，能有效客观地对产品设计方案进行评估和优选，具有实际应用价值和指导作用。

为研究采空区群内岩体介质动力响应特性，提出采空区群动力响应的类层间剪切模型法。通过将上覆岩层等效为由“虚拟间柱群”和集中质量块组成的系统，将周边围岩等效为剪切力Q的作用，构建采空区群类层间剪切模型，建立采空区群内岩体介质的动力响应微分方程；考虑到单元空区的赋存深度和构成形状特征，引入剪切力影响因子δ，修正围岩的剪切力作用。以某金矿5个中段采空区组成的采空区群为例，利用数值分析法与该分析方法进行对比分析。结果表明：上述采空区群赋存环境的等效方法具有可行性；采空区群岩体在其内部阻尼及外部围岩剪切力的双重作用下，作振幅衰减振动；类层间剪切模型法和数值分析法计算记录点的位移、速度时程曲线趋势一致、幅值相近，但前者运算时间更短、效率更高。类层间剪切模型法为研究采空区群动力响应特性提供了一种新思路。

在用传统的相似产品法进行可靠性预计时，所选取的相似产品与评价对象之间差异较大，会造成预计结果的偏差较大。为解决这一问题，提出了一种基于“功能-运动-动作”结构化分解的可靠性预计新方法。通过明确产品的各大运动功能建立功能层，分析完成各功能的机械部件运动建立运动层，确定实现各机械部件运动的元动作运动单元建立元动作层，建立了可靠性预计的“功能-运动-元动作运动单元”层次模型。引入区间层次分析法，确定了“功能-运动-元动作运动单元”层次模型中各子代运动单元对父代运动单元的可靠性影响权重，并构建了由子代运动单元预计父代运动单元可靠性的数学模型。确定影响评价机械结构相似度的因素，构建了区间数综合评判云模型并选取与元动作运动单元相似的参考结构，以区间数综合评价云模型得出的相似度值修正参考结构的可靠性数据来预计元动作运动单元的可靠性。将元动作运动单元的可靠性预计值代入数学模型，层层预计父代运动单元的可靠性，从而得出整个产品的可靠性水平。最后以数控转台为例进行了分析，得出了可靠性预计值，并将该方法与传统方法进行了比较。结果表明，新的可靠性预计方法具有较好的可行性和较高的准确性。

为研究电动汽车安全、快速的智能充电方式，基于传统能量守恒法，考虑电池容量衰减和电池内阻损失对荷电状态（state of charge，SOC）估算的影响，提出改进型能量守恒SOC估算方法。对比分析几种传统充电方式，根据马斯定理确定最佳充电电流，提出以改进型能量守恒SOC估算法得到的SOC值作为判断依据的电动汽车三段式（小电流充电、脉冲充电、恒压充电）智能充电方式，并建立其仿真模型。结果表明：改进型能量守恒SOC估算法得到的SOC值要小于传统能量守恒法，其更加接近真实SOC值；三段式智能充电方式能根据电池组SOC值的变化智能地选择具体充电方式，实现了对电池的安全、快速充电。提出的基于改进型能量守恒SOC估算的三段式智能充电方式对当前电动汽车充电方式的研究提供了一定的参考价值，为智能充电方式研究效能的提升提供了一种可行方法，也为智能充电理论应用于工程实践打下基础。

针对分离脱落电连接器钢珠锁紧机构解锁可靠性问题，通过分析其解锁原理，建立了钢珠锁紧机构解锁过程的力学模型，进而得到了机构解锁临界点的解锁阻力，并对锁紧钢珠的自锁情况进行了分析，得到了机构自锁的条件。通过分析影响机构解锁阻力的各个参数的分布情况并利用蒙特卡洛分析方法，得到了机构解锁阻力的概率分布和机构自锁角的概率分布，并对该分布进行检验，然后利用极大似然估计法得到各自的均值和方差，最后根据该型产品机械解锁力的允许范围以及机构在解锁临界点的可靠度和机构不发生自锁的可靠度，并利用串联可靠性模型得到钢珠锁紧机构解锁的可靠度。结果表明，该方法能够有效地分析钢珠锁紧机构的解锁可靠性，并为其可靠性设计提供参考。

人们的很多生产生活活动是在坐姿下完成的，因此研究坐姿舒适度有很重要的意义。坐姿舒适度在座椅的设计中扮演着越来越重要的角色，而对座椅舒适度的研究也逐渐偏重对坐姿舒适度的评价。人性化座椅的设计必须满足舒适度高的要求，以达到人体舒适坐姿的需求。针对坐姿舒适度评价，采用经典的光学动作捕捉技术和问卷调查相结合的方法对坐姿舒适度进行科学评价。实验选用美国Motion Analysis光学动作捕捉系统，设置11个Eagle数字捕捉镜头，用EVaRT软件获取了40名志愿者人体关键点在空间中的点位数据，采用PCA主成分分析提取特征点的方法提取关键点，用MATLAB软件自主编程对关键点数据进行处理和计算，比较测试者坐在2种不同座椅上的关节角度和力矩数据差异。统计结果表明，志愿者采用不同的姿势坐在不同的座椅上时，躯干、大腿、膝盖部位的角度和力矩数据差异较为明显。结合人机工程理论，利用这些数据差异对坐姿进行分析，为座椅设计提供理论依据。这种人机工程学理论分析评价和问卷调查相结合的方法，为座椅的舒适度评价提供了有效的依据。

超声谐振系统是旋转超声加工的核心设备，而多环盘结构是超声谐振系统中一种典型的负载结构，其横向弯曲耦合振动分析对于超声谐振系统设计具有重要意义。基于Mindlin厚板动力学理论，利用环盘的位移、转角、剪力和弯矩的连续条件和边界条件，建立了多环盘组合结构的横向弯曲耦合振动分析模型，推导了频率求解方程，并基于MATLAB设计了多环盘横向弯曲耦合振动频率的计算软件。通过理论模型求解、有限元模态分析和齿轮模态实验之间的对比分析，验证了该求解模型的准确性和程序的实用性，为旋转超声加工系统的设计提供了技术参考。

多机驱动在输送装备实现高速、长距离、大运量等方面起着至关重要的作用。直线电机因其具有不存在摩擦、无旋转传动部件、能够沿输送机长度方向任意布置和降低输送带张力等特点而成为特殊高性能带式输送机较理想的中间驱动方式。通过分析直线电机的工作原理，对直线电机与旋转电机的优缺点进行了比较；针对带式输送机用直线电机，对比确定了其次级型式，并进行了次级输送带结构设计；基于封闭式散料储运物料试验系统建立了静动态特性试验台，并运用欧拉公式及逐点张力法求得直线电机推力（输送带张力差），进而分别对电压、气隙与推力之间的比例关系进行了试验验证，并间接进行了动态试验（机械特性试验），得到了推力关于输送带速度的数学表达式；基于Belt Analyst带式输送机计算分析软件，对输送带稳定运行及启动过程的张力进行了仿真分析，并与试验张力进行了对比分析。试验结果表明：推力分别与电压平方、气隙倒数的平方成正比；电压、气隙与推力之间的理论曲线与试验值相符；直线电机的推力与输入功率的比值较大，并随着气隙的减小，比值越来越大；与旋转电机相比，此直线电机无临界转速，并显示出很软的机械特性；稳定运行时张力的仿真值与试验值基本吻合，其相对误差均小于2%，但启动过程中张力试验值与仿真值误差较大，间接表明保证启动过程气隙均匀的重要性。研究结果可适用于多机配合驱动超长距离带式输送机的改进与实际应用中。

为研究强振动对比例电磁铁输出力特性的影响，应用电磁场理论和强迫振动理论建立了强振动环境下比例电磁铁的动态数学模型和仿真模型，仿真分析了不同振动参数下比例电磁铁的气隙磁阻、动生感应电动势及输出力的变化规律，讨论了强振动对电磁铁输出力的影响原理。同时分析了衔铁质量、阻尼系数、弹簧刚度对比例电磁铁输出力波动的影响规律。结果表明：强振动幅值和频率与电磁铁的动生感应电动势的波动幅值正相关；比例电磁铁的气隙磁阻和输出力的波动幅值与强振动幅值呈线性正相关；随阻尼系数的增加，比例电磁铁输出力的波动幅值近似线性减小；弹簧刚度小于20 000 N/m时比例电磁铁的输出力波动幅值随刚度增加而快速减小。研究结果为提高振动环境下比例元件的工作性能提供了理论参考。

刀盘系统是全断面隧道掘进机（tunnel boring machine，TBM）装备的核心部件，其工作环境极端恶劣，系统振动剧烈，导致关键构件发生异常失效，影响整机掘进效率。为此，有必要研究TBM刀盘系统的动态特性，分析不同参数对结构振动响应的影响，为系统设计及参数匹配提供理论基础。基于已有的TBM刀盘系统动力学模型，以某供水工程TBM刀盘系统为研究对象，对空间多点分布载荷下刀盘振动响应的参数影响规律进行了分析。研究结果表明，刀盘的分体质量比例控制在13%～14%时，刀盘轴向振动最小；刀盘转速高于2 r/min时，其径向及扭转振动波动较明显，且得到了一系列峰值突变的转速点；驱动小齿轮均匀布置时，刀盘径向振动最小，振动幅度比非均匀布置时小近30%。分析结果可为刀盘的结构设计及系统参数匹配提供指导。

针对全断面硬岩隧道掘进机（hard rock tunnel boring machine，简称TBM）在撑靴以设定压力撑紧围岩后支撑推进系统存在较大流量损失的问题，设计出一种具有负载敏感、恒压控制和蓄能器辅助支撑功能的支撑推进（简称LSCPGT）系统。利用AMESim软件搭建了LSCPGT系统模型，仿真分析了LSDRGT系统在变推进负载下的压力流量响应，并对比分析了在支撑工况下LSCPGT系统和恒压控制泵型支撑（constant pressure gripper，CPG）系统，以及在推进工况下LSCPGT系统与负载敏感泵型推进（load-sensing thrust，LST）系统和定量泵型推进（ration thrust，RT）系统的压力流量响应.结果表明：LST系统和LSCPGT系统在推进过程中都没有流量损失；CPG系统在支撑工况下存在流量损失，而LSCPGT系统由于蓄能器的保压作用没有流量损失；相对于LST系统+CPG系统的支撑推进系统，LSCPGT系统在撑靴达到设定压力后效率至少可提高43.5%。所设计的LSCPGT系统在满足支撑推进要求的同时，避免了流量损失，具有较好的节能效果。

以在南昌地铁1号线艾溪湖东站至艾溪湖西站区间施工的 “英雄号”盾构机为研究对象，针对盾构在复杂地层施工时，常规PID算法无法满足推进油缸速度同步控制的问题，提出单神经元PID控制策略。通过AMESim建立液压推进系统的物理模型，并利用Simulink设计出单神经元控制器，最后进行联合仿真，分析在不均突变载荷下各区间推进油缸的速度响应特性。仿真结果表明，该控制策略与常规PID相比，调节时间缩短0.1 s左右，振荡幅值减小至原来的1/2内。由此可得，采用单神经元PID控制能够有效地解决推进油缸速度同步性差的问题，为不良地质环境下盾构推进系统的同步控制提供了理论支撑。

发展智能立体停车位是解决城市停车难问题的重要途径。由于液压控制系统能够满足对立体停车位的速度和位置控制的精确控制，所以根据智能立体停车位在实际过程中的运动特性，设计出智能立体停车位行走、回转和升降调速液压控制系统。升降调速系统是智能立体停车位最重要的系统，为此建立了升降调速系统的数学模型。首先，基于MATLAB/Simulink对升降调速系统的动态特性进行仿真分析，然后对实验样机的升降调速系统进行测试和验证。测试结果表明，智能立体停车位的液压系统回路设计合理，且满足了对智能立体停车位速度和位置控制精确的要求，为进一步研究智能立体停车位液压控制系统提供理论依据和参考价值。

针对传统经编机多板卡架构的电子贾卡控制系统存在的可靠性低、维护困难等问题，设计了一种面向工程应用、高度集成的新型嵌入式电子贾卡导纱针块（embedded electronic jacquard guide bar，EEJGB）。基于EEJGB，提出了一种兼顾通信可靠性和容错性的分布式混合异构串行通信架构，并对该通信架构进行了实时性分析。同时，为获取EEJGB的地址，提出了一种动态分配机制。为了验证该通信方法的有效性和可行性，以Modbus协议下的具体通信方法实例进行试验分析。分析结果表明：所提出的混合异构串行通信架构实时性高，在保证花型文件可靠传输的同时，极大地便利了EEJGB的故障定位、快速检修和分布式扩展，研究结果能够为新一代集成电子贾卡控制系统的设计提供有效的参考。

为了改善磁流变阻尼器的阻尼特性，设计了一种多级蜿蜒磁路式磁流变阻尼器。该磁流变阻尼器通过导磁环和阻磁环的堆叠来引导磁感线的走向，迫使磁感线数次穿过磁流变阻尼器的节流通道，提高了节流通道的利用效率。建立了考虑磁流变液非线性流动特性的数学模型，并通过有限元方法进行了磁路分析，进而对所设计的磁流变阻尼器的特性进行预测。将所设计的磁流变阻尼器的阻尼特性与具有相同体积的传统磁流变阻尼器进行了比较，包括可控阻尼力、等效阻尼和动态范围。结果显示在正弦激励速度为0.125 m/s，并通入2.0 A电流的情形下，所设计的磁流变阻尼器的最大可控阻尼力为11 000 N，约为传统磁流变阻尼器的2.3倍。此外，所设计的磁流变阻尼器并没有使零场情形下的阻尼力增大。所设计的磁流变阻尼器具有优良的阻尼性能，适用于广泛的工程减振应用。

为了防止封隔器胶筒在大间隙和高压差工况下肩部突出，提高封隔器的封隔能力，针对传统防突装置的不足设计了一种伞式完全防突装置。首先，使用有限元软件对无防突装置、安装部分防突装置和使用完全防突装置的胶筒在封隔大间隙工况下的密封性能进行了对比分析，发现使用完全防突装置时胶筒的最大Von Mises应力最小、封隔能力最强。其次，介绍了伞式防突装置的结构和工作原理，对其机构进行了分析。同时设计了一款适用于Y111-150型封隔器胶筒的伞式防突装置，验证了机构不会发生自锁，各零部件之间也无干涉发生。当防突装置翼板展开防突时，连杆两端处的销钉受力最大，此处易发生失效；当防突装置用于大间隙、高压差封隔时可适当增加这2处销钉的直径和连杆的厚度。研究结果对封隔器防突装置的设计具有一定参考意义。