通过对广义交叉簧片柔性铰链转角公式的分析，揭示了铰链刚度和仪器灵敏度之间的关系。为了避免垂直载荷的变化对铰链转动刚度的影响，设计具有恒定转动刚度的交叉簧片柔性虎克铰，并以柔性虎克铰为转动支撑单元搭建针对万向节装置不平衡力矩测量的两自由度柔性静平衡仪。通过对沿特定方向特定量不平衡力矩的测量，在0～7
针对原有往复式步态矫形器对患者体力消耗较大、步态差异大且失真严重、膝关节康复效果微弱等问题，对矫形器进行改进设计，分别在矫形器的髋关节和膝关节处增加了驱动机构，设计出一种电动往复式步态矫形器(Electric reciprocating gait orthosis, ERGO)，可通过穿戴在患者下肢上，协助无行走能力的患者实现行走功能。由于人体下肢运动关节的复杂性，电动往复式步态矫形器与人体下肢运动关节不可避免存在一定的差异，因此需要通过机构的优化使得人-机之间髋、膝关节的运动规律及下肢末端轨迹更加接近，从而避免患者在使用过程中由于人-机运动偏差而造成不必要的伤害。在此基础上通过仿真分析和试验验证，证明了电动式往复式步态矫形器的可行性和优化结果的有效性。
机械装备正在朝着高速、高精、高效方向发展，为了确保这些装备的健康运行，健康监测系统采集了海量数据来反映机械的健康状况，促使机械健康监测领域进入了“大数据”时代。机械大数据具有大容量、多样性与高速率的特点，研究和利用先进的理论与方法，从机械装备大数据中挖掘信息，高效、准确地识别装备的健康状况，成为机械装备健康监测领域面临的新问题。深度学习理论作为模式识别和机器学习领域最新的研究成果，以强大的建模和表征能力在图像和语音处理等领域的大数据处理方面取得了丰硕的成果。结合机械大数据的特点与深度学习的优势，提出了一种新的机械装备健康监测方法。该方法通过深度学习利用机械频域信号训练深度神经网络，其优势在于能够摆脱对大量信号处理技术与诊断经验的依赖，完成故障特征的自适应提取与健康状况的智能诊断，因此克服了传统智能诊断方法的两大缺陷：需要掌握大量的信号处理技术结合丰富的工程实践经验来提取故障特征；使用浅层模型难以表征大数据情况下信号与健康状况之间复杂的映射关系。试验结果表明，该方法实现了多种工况、大量样本下多级齿轮传动系统不同故障位置不同故障类型的故障特征自适应提取与健康状况准确识别。
为了研究波纹刚度特性以及其对箔片轴承动力学特性的影响，设计了波纹箔片刚度测试试验台。分别对两端固定和一端固定一端自由两种约束条件下的波纹箔片刚度进行了测试，并将试验结果与仿真结果进行了对比分析。最后基于轴承波纹结构刚度特性，利用小扰动法求解了轴承动力学特性系数，研究了波纹箔片刚度特性对轴承动力学特性系数的影响。结果表明：两端固定波纹箔片刚度较一端固定一端自由波纹箔片单位宽度刚度大5倍以上，并且随着波纹变形量的增加，两端固定约束使其波纹箔片刚度比一端固定一端自由波纹箔片更具有非线性，而刚度仿真结果并没有体现出非线性，只是模型中引入的结构摩擦因数使得刚度值随摩擦因数有所增大。最后轴承载荷增加会使得轴承刚度系数以及主阻尼增加，其他阻尼系数减小，并且鉴于波纹箔片刚度非线性的原因，采用刚度试验值计算得到的轴承动力学系数增加幅度要明显大于文献仿真模型。
沟曲率半径系数是轴承设计中一个重要的设计参数，对轴承的承载能力和疲劳寿命有较大影响。目前为止，特大型四点接触球轴承沟曲率半径系数的设计依靠经验取值，缺乏设计依据，由此设计出来的轴承不能保证满足承载能力的要求。给出了特大型四点接触球轴承精确静承载曲线的绘制方法，提出了根据特大型四点接触球轴承精确静承载曲线设计轴承沟曲率半径系数的方法并给出了相应的设计流程，同时还给出了此类轴承疲劳寿命的计算方法。给出的沟曲率半径系数设计方法能够精确设计特大型四点接触球轴承的沟曲率半径系数，设计出的轴承一定满足轴承承载能力的要求及较高疲劳寿命的要求。此外，该设计方法可提高轴承的设计效率，并为轴承沟曲率半径系数设计方法的发展提供理论基础。
机床刚度、固有频率等动力学特性随着机床部件位置、姿态在工作空间中的变化而变化。对机床动力学特性的研究不仅需要考虑到机床质量、刚度、阻尼值的大小，还应重视机床加工点的空间位置变化。采用空间统计学方法，以超精密机床固有频率这一关键动力学性能为例，分析机床动力学性能与机床位置姿态之间的数学关系，选取机床动态特性变异函数，建立动力学性能变化预测的Kriging方法模型，研究动力学特性在工作空间中的变化规律以及动力学特性空间信息的表述方法。将所建立的模型与正交多项式方法、径向基神经网络方法、二阶响应面方法等方法建立动力学性能预测分析模型比较，空间统计学Kriging方法所建立的模型R2检验大于0.96，在四种模型建构方式中为精确度最优，能够在完整工作空间中准确地描述机床动力学特性。基于空间统计学的机床动力学特性研究为机床的动力学设计提供了新的设计分析方法及相应的技术支持。
对惯性式反共振振动机进行动力学建模与求解,建立反共振振动机的动力学方程和两激振电动机轴的力矩方程，推导反共振状态下的同步性判据、同步传动性判据、同步稳定性判据和同步传动稳定性判据，从理论上证明了在反共振状态下，不但能够实现振动同步，而且能够实现同步传动；同步性指数总是远大于同步传动性指数。因此只要能够实现振动同步传动就肯定能够实现振动同步。在两轴能够实现自同步的情况下，却不一定能够实现同步传动。通过试验验证了理论结果的正确性。
为了同时增大压电双晶片驱动器的输出位移和输出力矩，并提高弹药内部的空间利用率，提出一种新型弹载后屈曲预压缩压电双晶片(Post-buckling pre-compression, PBP)舵机驱动器方案。该驱动器通过压电双晶片的层叠来增大驱动器设计空间，再利用一组角位移连杆放大机构来调整其设计空间，进而达到同时增大输出位移和力矩的目的。对驱动器建立了测量输出力矩的静力学数值模型以及端部带有舵面的刚柔耦合拉格朗日动力学方程及其有限元模型。通过静力学分析、强度校核以及瞬态动力学分析，得到数值结果和有限元结果，两者总体符合程度较好。静力学结果表明，新型PBP驱动器较原PBP驱动器同时增大了输出转角和力矩，设计空间增大了80%以上，并且在最大输出力矩情况下，各部件满足强度要求；动力学结果给出了驱动器机构内部的能量传输及分配特性，以转动惯量为1×10
针对复杂产品中管路布局耗时长，返工率高的问题，提出一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化方法。该方法采用运动规划算法对管路系统进行自动布局，在此基础之上通过模拟退火算法对管路布局方案进行优化。在布局完成后，综合考虑管路的可加工性，结构特性，强度特性等工程约束，采用一种基于一阶谓词的知识建模方法建立了管路布局知识库，在此基础上提出一种基于ASP推理机的管路系统自动评价技术，实现了管路布局的综合评价，并将评价结果反馈给设计人员进行布局方案的优化。以航空发动机液压管路系统为例进行了应用验证，证明了该方法的正确性。
3D打印技术在构建个性化的人工组织和器官方面具有独特优势和发展潜力，然而目前在构建具有优良代谢性能的人工组织方面也还存在很多技术壁垒。在秉承3D打印技术优势基础上，综合考虑生物材料的反应成形特性，提出一种能够直接成形微尺度中空纤维，再三维叠层制造，从而直接获得内含微通道网络的再生支架的3D打印成形工艺；基于管材无模拉伸理论，定量分析微尺度中空纤维在被三维搭接过程中的拉伸变形，为工艺优化和参数调控奠定了理论基础；在给出相应成形系统的关键组成和技术要点基础上，进行了三维再生支架的制备试验及性能测试与分析。试验结果表明，提出的工艺及系统存在巨大的应用潜力，为有效解决人工再生组织血管化问题提供了一种全新的技术途径。
针对真空注型(Vacuum casting，VC)浇注件由于充型速度不稳定所导致的翘曲变形质量缺陷，提出调压式真空注型工艺，并分析压力充型机理，论证压力差是影响充型速度的关键工艺参数，并通过分析阀口开度和充型速度的关系制定了充型速度控制策略。详细介绍该控制策略的实现过程，包括：对浇注件的STL模型进行体素化，并获取模腔的体积及横截面面积等特征；采用控制体积法对充型过程进行数值模拟，获得理论的阀口开度调节曲线；构建阀口开度模糊控制器，并利用二维查询表实现模糊推理过程，提高了控制器的响应速度，减小超调量。利用自主研制的试验平台结合具体实例进行试验，试验结果充分体现了调压式真空注型工艺的优势，证明了控制策略的可行性，大大提高了浇注件质量，为真空注型技术提供了一种新的工艺方法。
