为了克服目前力反馈数据手套存在的安全性差、力再现范围小等不足,提出了一种磁流变液被动力觉驱动器实现方法.利用液体智能材料磁流变液在磁场作用下毫秒级时间内能连续、可逆地由牛顿流体状态转变为类似固体状态的特殊性能,设计了一种被动力觉驱动器;介绍了该驱动器的结构和实现原理,利用电磁场有限元分析方法分析了驱动器的电磁特性,在此基础上建立了驱动器的动力学模型,讨论了输出力的动态范围并进行初步实验验证.最后利用研制的驱动器原型构建了单手指力反馈数据手套并进行了初步实验.实验结果证明,基于磁流变液的被动力觉驱动器利用流体传递力,增加了输出力的稳定性,多旋转片结构使输出力增大2倍,并具有安全性好、力再现范围大等优点.

针对传统疲劳寿命预估算法精度低且适用性窄的问题,结合工程结构件的实际特点确定了对疲劳寿命估算精度造成影响的主要因素,将影响因素量化为具体的修正因子,并在此基础上提出了一种基于多因素修正的结构件疲劳寿命预估方法.然后应用修正后的算法对实例构件的疲劳寿命进行估算,并将估算结果与应用局部应力-应变法估算的结果及台架疲劳试验结果进行对比.结果表明,修正后的算法能够实现一般大型结构件疲劳寿命的准确估算,是一类预测精度高、实施方便且具有广泛工程应用前景的疲劳寿命估算方法.

设计了一种具有多重密封的旋转液压关节驱动器.首先,根据设计需求,对关节驱动器和动密封的结构进行参数设计;然后,对驱动器进行数学建模,得到关节驱动器电液位置伺服系统的传递函数,对系统进行稳定性分析,得到系统幅值裕量22. 3 d B,相位裕量88. 4°,对系统的极点进行分析,简化系统的传递函数和进行理论最佳PID参数设计;最后,对关节驱动器进行关节驱动系统的性能测试与验证实验.实验中测试了关节驱动器的带宽、密封效率以及悬吊和着地条件下步行实验的效果,实验结果表明,在额定压强10 MPa下系统带宽可达5. 6 Hz,驱动器的密封效率在70%以上.因而本设计的关节驱动器具有较大的带宽,良好的密封效果,可满足足式机器人高速步行的需求.

阐述了并联式液压混合动力车辆的结构原理,论述了液压再生系统的选型.为使并联式液压混合动力系统各部件之间协调工作以提高整车性能,针对液压混合动力系统各部件的工作特点,以发动机效率曲线和液压泵/马达效率曲线为主要依据,设计了基于逻辑门限的能量控制策略,实时地控制混合动力系统的能量分配,实现混合动力系统的不同工作模式及模式间的动态切换.分析了功率门限值、充压功率等参数对能量控制策略的影响,以系统节能效果最佳为原则优化出最佳参数的设定值.仿真研究表明,基于逻辑门限的能量控制策略能够实现各种工作模式间的合理切换,在满足车辆动力性能指标的前提下,有效地提高车辆的燃油经济性.

为了提高磁流变液的抗沉降性能,分别制备了以多壁碳纳米管、氧化石墨烯以及表面活性剂作为包覆材料的3种轻质包覆铁磁颗粒.采用控制变量法混合3种铁磁颗粒,制得磁流变液样品,并进行沉降稳定性测试和剪切屈服应力测试,继而提出了一种能反映磁感应强度、体积分数、颗粒直径等对磁流变液剪切屈服应力影响的参数化力学模型.试验结果表明,混合轻质包覆铁磁颗粒的加入能极大提高磁流变液的沉降稳定性,且随着体积分数的增加,磁流变液的沉降率逐渐降低,当体积分数达到48%时,沉降率仅为3.49%.参数化力学模型结果与试验结果拟合度较高,证实了参数化力学模型的有效性,可为磁流变液微观力学模型的建立提供较好的指导.

基于有限元-双模态方程法（FEM-DMF）开展结构耦合损耗因子的预示精度研究.以典型L型耦合板为研究对象,通过与有限元-功率输入法（FEM-PIM）对比,深入研究了分析频带、子系统刚度比和结构阻尼对FEM-DMF方法预示耦合损耗因子精度的影响.以L型耦合加筋板为研究对象,验证FEM-DMF方法在复杂结构中的适用性.结果表明：在满足模态能量均一化假设的频带内,随着L型耦合板的子系统刚度比和结构阻尼的增大,FEM-DMF方法的预示精度不断提高;且随着结构阻尼的增大,满足耦合损耗因子预示精度的临界刚度比逐渐减小;对于L型耦合加筋板,在满足模态能量均一化假设的频带内,基于FEM-DMF方法预示的耦合损耗因子误差小于1 d B;而与FEM-PIM相比,FEM-DM F方法的计算效率提高了87.5%,从而说明FEM-DM F方法在其适用范围内能够准确高效地预示复杂结构的耦合损耗因子.

为了准确描述滚动轴承性能退化的动态过程，结合深度学习强大特征提取能力的优势，提出了一种新型深度自编码和最小量化误差方法相结合的滚动轴承全寿命健康评估方法.用深度自编码模型对原始特征进行压缩提取，将压缩特征按趋势进行排序，选取趋势大的特征运用最小量化误差方法构建健康指标.针对基于一个度量的评价准则常具有偏差的问题，提出基于遗传算法的融合评价准则.2组实例分析结果表明，用该方法构建的健康指标的趋势值、单调性值、鲁棒性值、融合评价准则值都大于单层的自编码模型(AE)和传统的PCA降维方法，第1个实例中，该方法构建的健康指标融合评价准则值比PCA，AE方法分别增加了13.30%，3.17%；第2个实例中，该方法构建的健康指标融合评价准则值比PCA，AE方法分别增加了9.68%，3.85%.基于遗传算法的融合评价准则比单一的评...

为了提高胶印机运行稳定性和印刷效率,针对齿轮传动系统动力学问题,建立多级平行轴滚筒齿轮数学模型,利用数值解分析系统动力学特性.在合理简化基础上,用数学公式描述滚筒齿轮的动态啮合力、啮合刚度、啮合阻尼、静态传动误差、等效轴承刚度和等效质量.基于集中参数法建立多级平行轴滚筒齿轮动力学模型,利用Newmark-β法求解系统控制方程.最后,从动态啮合力、角速度两方面与ADAMS模拟仿真结果做对比,验证了所建数学模型的计算精度,分析了加速度随转速的变化趋势,并研究螺旋角、压力角对啮合刚度波动的影响.数值结果显示,加速度随转速的提高而增大,在7 000,11 000,16 000 r/h转速下出现峰值;当螺旋角为10°、压力角为16°时,啮合刚度标准差较小.所建数学模型能够为滚筒齿轮系统动态特性的改善提供理论支持和分析方法.

为向中小型发电场合提供适宜动力部件,提出了一种新型带导叶的气缸随转滑片式膨胀机,其设有随转子转动的气缸以减小磨损摩擦,缩小转子以增大腔室容积,且在进、排气流道中增设用以改善流动的导叶结构.结合动网格技术,选取RNG k-ε湍流模型,采用FLUENT软件对滑片数目分别为6和12的膨胀机方案进行动态模拟,并分析其内部流场特征及排气质量流量、温度和泄漏流量的变化以优化各方案性能.结果表明:增加滑片数目有利于增强排气连续性,但膨胀机性能及效率略有下降;若将排气终边延后25°,则能减弱余隙容积的影响,使膨胀机性能提高,其平均排气质量流量增大2.42%,平均排气温度降低4.56 K,等熵效率提高2.08%,平均泄漏流量减少5.71%.

建立了一种新型三自由度液压伺服关节的动力学空间模型，提出了一种自适应控制补偿方法，该方法能够消除死区造成的位置跟踪误差．利用Madab对该动力学模型进行了仿真试验研究，仿真试验结果表明，死区对位置跟踪误差有直接影响，该关节的动力学系统是稳定的，采用自适应控制补偿方法，可以使位置跟踪精度误差小于0．1％，且系统输出无超调．同时，系统对负载变化不敏感，具有较强的鲁棒性．