师资队伍：数字化设计研究所现有教员及实验技术人员14人，其中教授2人、副教授6人、讲师3人、高级工程师1人、工程师2人。

主要教学工作：数字化设计研究所负责本科生的必须课有：机械原理、机械设计、机械设计基础、机械原理课程设计、机械设计课程设计、机械设计基础课程设计和机械基础实验；负责的硕士研究生课程有：高等机构学、机械创新设计理论与技术、生产流程分析与设计、生产过程信息管理与分析、机械设计中的计算机技术基础与软件应用等。

国际合作

l        2005-2007年英国伦敦大学国王学院 Jian S Dai 来校访问，开展技术合作。

l        2007-2009年美国田纳西技术大学Kwun-lon Ting教授来校访问，开展技术合作。

l        2009年－2011年美国田纳西大学工业工程与信息学院 Fong-Yuen Ding教授来校访问，开展技术合作。

主要科研领域：机械系统数字化设计、高档数控机床数字化设计理论与方法、风力发电装备数字化设计理论和方法、机构分析与综合、生产模式与精益生产方式。

1、机械系统数字化设计

1）机械系统方案设计的状态空间方法

理论方法：提取基本机构的运动功能特征，以特征状态变换方程、矩阵的形式实现基本机构的功能表达。构建运动变换的特征状态空间，通过建立设计元素与空间元素的映射关系，把机械系统运动方案设计问题转化为特征状态空间内的路径轨迹规划问题。构建特征状态空间理论体系，为串、并、混联机械系统运动方案设计提供新理论与新方法。

2）复杂零件的数字化设计

理论方法：提出将复杂机械零件结构设计分解为几何建模与功能约束、概念设计、刚度强度设计、工艺与造型设计四部分，其中概念模型是以材料分布在需要之处为目标，从而为复杂机械零件的结构设计提供概念模型和理论依据。

3）机械系统创新设计  

理论方法：构建复杂机械产品创新方案设计，实现功能原理方案选型、尺度性能综合与结构布局设计三阶段工作的集成设计方法，为大连重工起重集团多车翻车机、焦煤捣固机、滚切式定尺剪、电动平移板坯夹钳等产品提供技术方案并得到应用。

4）液压系统的数字化设计  

理论方法：从液压系统的功能本质及内部元件间的组成机理出发，定性提取液压元件、子回路以及系统的功能特征，建立抽象的能量特征状态空间模型予以表达。将传统的液压系统方案设计问题转化为模型空间内的能量特征状态分析与综合过程，进而通过矩阵方程求解与连通关系图匹配来实现液压系统的自动方案设计。   

2、高档数控机床数字化设计理论方法 

机床热变形误差补偿方法与实验技术

通过机床热变形实验和有限元模拟，以及多点位移传感器测量方法采集主轴位移误差，建立机床的温度场分布和热变形规律，应用微分流形理论对机床温度场进行降维，实现传感器测点布局优化；利用多元回归理论建立热误差补偿数学模型实现对机床热变形引起的误差进行补偿，提高机床加工精度。

3、风力发电装备数字化设计理论与方法

1）复杂曲面数字化设计

理论方法：应用微分流形方法建立齿轮修形前后曲面的映射关系，采用ANSYS数值求解，建立求解最佳齿轮齿面的新方法，研究出特有的齿轮接触区域细化方法，细化单元精度能达到0.01mm。同时结合数据库技术，以Visual Basic为平台，开发出面向工作载荷的齿轮修形应用软件。

工程应用：该研究成果在工程实际中得到应用,如大连重工·起重集团通用减速机厂兆瓦级风力发电增速器齿轮修形技术,大连橡塑机股份有限公司20万吨混炼挤压造粒机组减速器齿轮修形技术等。

2）谐波齿轮传动数字化设计

理论方法：基于板壳理论和谐波齿轮传动的工作原理研究输入输出运动、柔轮结构和负载与柔轮变形关系，建立柔轮变形函数；基于柔轮变形函数建立了谐波齿轮传动轮齿运动学模型，瞬心线理论；以瞬心线的特性研究轮齿共轭啮合特性，建立弹性共轭理论；以优化模型代替共轭关系模型，优化求解工艺可行的最佳齿廓；运用有限元仿真方法对柔轮齿廓的性能进一步优化，提高承载能力。

3) 风电设备实验技术

研究内容：以流形学习理论为基础，建立从高维流形向低维流形的同胚映射，实现数据特征的提取与分类，解决振动场和温度场特征分类、环境噪声分离以及多传感器测点优化等问题。为大型风力发电机组齿轮增速器、偏航减速器、变桨减速器、制动器等关键部件的振动、噪声、温度、磨损、可靠性与寿命等实验提供支持。

4、 机构分析与综合

1）机构运动微分几何学

理论方法：将微分几何学中的相伴曲线方法发展到曲线与直纹面相伴以及直纹面与直纹面相伴的相伴曲面方法，并用来研究瞬轴面和空间连杆曲线以及连杆曲面的不变量与不变性，讨论了瞬心线和瞬轴面与平面、球面和空间运动连杆点及连杆上直线轨迹的不变量之间联系的统一表述形式，建立了基于瞬心线和瞬轴面的机构运动几何学的统一曲率理论。

 针对机构的约束曲线、约束曲面均属于规范曲线和曲面，对球面、圆柱面曲线，定斜、定轴、定距直纹面的性质进行探讨，得到一般空间曲线成为球面曲线、圆柱面曲线以及一般直纹面成为定斜、定轴及定距直纹面的充分必要条件，为机构的运动综合提供理论基础。

2）机构近似综合的统一模型和自适应方法

理论方法：从机构运动综合的本质出发，将连杆机构的运动综合问题归结为寻找运动刚体上轨迹（近似）为约束曲线、约束曲面的（近似）特征点或直线,将约束曲线、约束曲面作为机构运动综合的基本要素。以机构运动几何学的曲率理论为基础，从约束曲线的不变量与不变性出发，从广义曲率角度讨论有限分离位置情况下约束曲线曲面的几何逼近不变式，以最大拟合误差最小为原则建立曲线曲面自适应拟合的鞍点规划模型，得到统一的法向误差评价体系。

5、工业工程

从系统角度对机械制造企业的实际生产问题进行定量分析，提取时间、成本和质量等有效反映系统本质运作规律的特征信息并监视其状态变化，构造特征状态矩阵方程将生产过程映射到特征状态空间中研究，转化生产进度、成本和质量的瓶颈分析与动态控制问题为特征状态空间中的度量评价与路径规划问题；在信息技术的支持下，形成生产过程的网上看板自动反馈控制体系，使系统更加高效率、低成本地运作，实现精益生产。

6、多学科数值模拟与优化

1） 制造过程多学科数值模拟与优化

管道焊接是涉及传热学、冶金学、力学、焊接工艺、材料科学的复杂多物理过程，广泛应用于核电工业、近海工程、石油管道输送等领域。焊接过程不可避免地在焊缝和热影响区产生复杂的残余应力场和微观缺陷。在工作载荷和残余应力的联合作用下，其中的微观缺陷就会萌发和扩展为裂纹，甚至导致突发性灾难性事故。因此有必要在设计制造初期对焊接残余应力进行预测和优化。

2）设计过程多学科数值模拟与优化

人工髋关节置换已成为治疗严重髋关节骨性关节炎及股骨头缺血性坏死的最佳选择。然而由于摩擦和磨损，目前人工关节的使用寿命只有10-15年。为此需要建立解剖学有限元模型，进行接触力学分析，对人工关节进行创新设计，以延长人工关节的使用寿命。

7、传动机械学及机械结构强度

1）新型传动及其在工程中的应用；

2）复杂及特种装备研究；

3）机械结构强度；

8、康复工程

肌电控制假肢及智能控制假肢研究