针对传统电磁抓取器存在的断电失磁风险与高能耗，以及永磁抓取器存在磁力主动调控功能缺失等问题，提出一种磁极旋转式轻型抓取器及优化方法。

基于磁通连续原理与磁场叠加效应，通过协同调控磁极旋转角、几何尺寸与提离间隙，构建了“理论分析-数值仿真-试验验证”的寻优策略，最终获取磁极结构参数的全局最优解。

仿真和试验结果表明，设计的磁力抓取器在一定单位质量下的磁吸附性能均优于现有模型，具有结构紧凑、控制简单、近似线性控制的特点，应用场景广泛。

工业机器人行业对RV减速器提出更高的要求，精度寿命体现了减速器传动精度的保持能力，是最重要的设计准则和使用指标之一。为提升精密减速器的精度性能，对可靠性进行评估至关重要。为此，分析了精密减速器的退化特性。

以RV80E减速器为例，提出基于Gamma过程的随机退化模型；结合减速器传动精度的性能退化数据，基于矩阵法和最大似然估计法对模型参数进行了估计；采用振动特征数据建立了基于遗传算法优化的高斯过程回归模型，以优化传动精度的预测。

结果表明，基于高斯过程回归模型的预测精度显著优于传统回归模型；采用算法预测后的结果更新随机退化模型的后验分布参数，能够有效实现对RV减速器精度寿命可靠度的评估，为进一步进行精度寿命的可靠性优化设计奠定了基础。

磁场交替变换会引起机械部件的振动，从而产生噪声。电磁激振力与电磁转矩的波动是造成电磁振动噪声的主要原因。为了分析电磁激振力与电磁转矩波动的产生机制与作用规律，针对一台9对极16槽的开槽盘式异步磁力耦合器，进行了电磁振动噪声分析。

首先，运用磁势磁导法与麦克斯韦应力张量法，推导出气隙磁密和电磁激振力的理论公式；并结合有限元仿真，得到了气隙磁密和电磁激振力傅里叶分解后的各谐波阶次幅值。其次，基于能量法，推导出齿槽转矩的表达式；运用有限元仿真，得到了磁力耦合器运行时产生的齿槽转矩及电磁转矩波动。再次，建立了电磁-结构-声学多物理场耦合模型；运用模态叠加法，得到了磁力耦合器稳定运行时产生的振动加速度与振动位移，并分析了其电磁噪声特征。最后，搭建磁力耦合器试验平台，测试了磁力耦合器稳定运行时的电磁噪声；将试验结果与仿真结果进行比较，以验证理论分析的正确性。

结果表明，低阶电磁激振力是造成磁力耦合器振动的主要原因，且当电磁激振力频率与磁力耦合器固有频率相近时会产生较大振动。对比仿真结果，通过磁力耦合器试验平台得到的试验结果证明了理论分析的正确性。

波发生器作为原动件，其轮廓曲线直接关系着柔轮的变形受力规律。为降低柔轮受力，改善其疲劳性能，提出一种三项余弦凸轮波发生器的设计。

三项余弦波发生器轮廓曲线由基圆半径（常数项）及3个余弦项叠加而成，通过波发生器长轴处曲率、波高及短轴缩进量对曲线参数进行约束控制；在轴承选型后，将长轴处曲率变化系数、短轴修正系数、柔性轴承游隙作为变量参数，分析其对柔轮变形和应力的影响，并对具体型号谐波减速器提出最优设计方案；对新型凸轮结构装入后的柔轮结构进行有限元分析，分别在撑胀、空载以及加载条件下与传统余弦凸轮进行对比，对柔轮受力情况及谐波传动的整体性能进行分析，对该设计方案的合理性进行了验证。

有限元分析结果表明，与传统余弦波发生器相比，三项余弦波发生器作用下的柔轮应力在不同工况下都降低10%以上，有着更小的应力幅值及更平稳的应力变化趋势，具有更长的疲劳寿命及更好的精度保持性能。

开槽盘式磁力耦合器导体盘为开槽结构，使其在运动过程中产生的磁路变得更加复杂多变，增加了电磁转矩的计算难度。为此，建立一种较为可靠的开槽盘式磁力耦合器电磁转矩预测模型，研究其转矩特性。

以一台18极16槽的盘式磁力耦合器为研究对象开展相关分析。首先，运用等效磁路法，将相邻磁路及自身磁路共同作用产生的感应涡流作为一条支路，引入到新的等效磁路模型中；考虑三维端部效应并结合安培定律和基尔霍夫定律，推导了磁力耦合器的气隙磁通和输出转矩表达式；其次，运用有限元仿真软件对开槽盘式磁力耦合器进行模拟分析，得到气隙磁场和感应涡流的分布规律，以及受相邻涡流影响下输出转矩随气隙厚度、转速差的变化规律；最后，搭建相应的试验平台，对理论计算及有限元仿真结果进行了验证。

结果表明，理论计算、有限元仿真与试验的结果基本一致。提出的理论模型具有较高的准确性，能够为开槽盘式磁力耦合器的转矩性能研究提供较为准确的预测模型。

为了解决传统下假肢膝关节阻尼力固定、拟人性差等问题，设计了满足人体下假肢膝关节减振需求的磁流变阻尼器。

通过理论计算，得到了平地行走和平地跑动时膝关节摆动相所需的最大阻尼力，分别为179.6 N和1 377 N；为了适应下假肢的运动状态，设计了满足膝关节摆动相所需阻尼力的减振器；通过数值仿真和试验研究，分析了外磁场扰动和温升效应对磁流变阻尼器动力学特性的影响；并利用下假肢膝关节模拟装置进行了外磁场扰动和温升效应对下假肢膝关节动力学特性影响的试验。

结果表明，随着施加的外扰动磁场磁感应强度的增大，磁流变阻尼器输出的阻尼力增大；在相同条件下，随着磁流变液温度的升高，磁流变阻尼器输出的阻尼力减小；在膝关节的摆动前期和摆动中期的前半阶段，随着外扰动磁场磁感应强度的增大，膝关节运动的滞后性增强，角度误差增大；当外扰动磁场磁感应强度分别为10、20、30 mT时，下假肢膝关节的最大弯曲角度分别为59.0°、57.8°、55.7°，最大角度误差分别达到3.0°、6.8°、11.9°；随着磁流变液温度的升高，膝关节运动的滞后性增强，角度误差增大；当阻尼器温度分别升至30、35、40 ℃时，下假肢膝关节的最大弯曲角度分别为57.1°、54.0°、49.8°，最大角度误差分别达到1.9°、5.1°、9.8°。此结论为基于磁流变阻尼器的下假肢膝关节的设计和优化奠定了基础。

针对滚动轴承剩余寿命预测中存在的振动信号噪声干扰及不同工况下数据分布偏移问题，提出一种结合深度残差收缩网络（Deep Residual Shrinkage Network, DRSN）与对抗式领域自适应（Adversarial Domain Adaptation, ADA）的健康状态评估方法，以提高寿命预测的精度与泛化能力。

首先，构建了深度残差收缩网络和对抗式领域自适应健康状态评估模型，并利用DRSN可以规避振动信号中的噪声并自适应提取轴承退化特征的性能，构建了健康指标曲线；其次，利用ADA使测试集健康指标和训练集健康指标分布对齐；最后，将DRSN-ADA模型输出的健康指标输入到卷积长短时记忆（Convolutional Long Short-Term Memory, ConvLSTM）网络模型中，实现了剩余寿命预测。

结果表明，在XJTU-SY数据集及工程试验中，DRSN-ADA所构建的健康指标在单调性、鲁棒性和关联性上均优于对比方法，其均值分别达0.61、0.97与0.98；寿命预测结果的均方误差与平均绝对误差均值分别为2.52%与2.19%，平均得分为0.86，显著优于ResNet、主成分分析及均方根方法，验证了该方法在噪声抑制与跨工况预测方面的有效性。

针对电动汽车用磁流变液制动器结构参数优化需求，明确关键结构参数对制动性能的影响规律，获取最优参数组合，为其设计与工程应用提供支撑。

首先，基于制动性能影响因素分析，选取制动间隙宽度h、制动盘数量n、制动盘外圆半径R₂这3个关键因素；其次，以黏性制动力矩、常规制动力矩、最大制动力矩为评估指标，设计L₁₆（4³）正交试验；然后，通过Matlab/Simulink软件开展数值仿真与极差分析；最后，制作样机并完成试验验证。

试验结果表明，零场下黏性制动力矩主要受制动间隙宽度影响，施磁后制动盘数量为首要影响因素，制动盘外圆半径次之；最优参数组合（h=1.5 mm、n=4、R₂=75 mm）下，常规制动力矩约为黏性制动力矩的68倍；输入电流为2.1 A时，最大输出制动力矩达240.3 N·m，通过调节磁场强度可实现制动力矩的无级调控。

为准确高效地分析多轴双环磁力齿轮（Multishaft Double Ring-Plate Magnetic Gears, MDRMGs）的磁力与动力学特性，改善摆线式磁力齿轮（Cycloidal Permanent Magnetic Gear, CPMG）转臂轴承工况并延长使用寿命，将磁力齿轮与机械式环板齿轮相结合，设计了一种多轴双环磁力齿轮传动结构。

提出一种磁场单元归类法，进而建立了高效且计及端部漏磁效应的气隙磁场及静态转矩数理模型；同时，基于Riccati传递矩阵法，建立了MDRMG偏心轴转子系统动力学模型。

将磁场单元归类法与有限元法进行对比，发现二者所得的磁密度及磁力结果高度一致，但磁场单元归类法的计算耗时更短；分析还发现，环板间距的变化会影响磁场单元的归类计算及动力学模型中的集总参数，使得MDRMG的静态磁力转矩随环板间距的增加而增加，偏心轴的临界转速随环板间距的增加而减小。磁场单元归类法能够高效且准确地分析MDRMG的气隙磁场及转矩特性；同时，环板间距对MDRMGs的磁场和动力学性能有一定影响。

接触疲劳是高速、重载服役工况下齿轮的主要失效形式，已成为限制航空装备朝着高可靠、长寿命、高功率密度方向发展的主要技术瓶颈。为探究齿轮接触疲劳寿命的定量预测，开展了相关工作。

首先，制备了400余件9310航空齿轮钢滚动接触疲劳试件并进行了5 000余小时的接触疲劳试验，探究了接触应力、滑差率等服役工况及渗碳磨削、喷丸强化、微粒喷丸、滚磨光整等工艺创成的表面完整性状态对滚动接触疲劳寿命的影响；其次，采用多元线性回归方法对伦德伯格-帕尔姆格伦（Lundberg-Palmgren, LP）理论进行修正，形成了基于服役工况和表面完整性参数的LP滚动接触疲劳寿命预测公式。

研究发现，当滑差率从10%提升至30%时，在接触应力为3 000 MPa的条件下，接触疲劳寿命从2.28×10⁶ r下降52.6%至1.08×10⁶ r；当二次喷丸工艺的强化效果较好时，接触应力为3 000 MPa、滑差率为20%时的寿命从渗碳磨削状态的1.52×10⁶ r提升113.8%至3.25×10⁶ r；考虑服役工况和表面完整性的LP接触疲劳寿命预测公式的预测结果误差控制在2倍分散带以内，能够满足工程应用的要求。