为了降低液压混合动力挖掘机控制油路的溢流损失,同时提高液压泵/马达斜盘角度控制系统的鲁棒性,本文应用基于改进积分型的前向补偿结合滑模控制的方法(FSMI)设计了控制器。首先,介绍了可切换控制的基于压力共轨系统(CPR)的液压混合动力挖掘机的工作原理以及降低控制油路压力的必要性。然后,通过分析斜盘所受的轴向压紧力和传统数学模型的结构对系统模型进行了改进,同时利用数学分析的方法将FSMI方法应用于该模型。最后,结合仿真分析的工况搭建了试验台并进行了试验。仿真和试验的结果表明,所提出的控制方法可以有效地提高斜盘角度控制的鲁棒性。

针对液压激振系统中存在高频交变压力的情况,为研究高频交变压力下先导式溢流阀的响应特性,对先导式溢流阀进行理论分析和AMEsim仿真分析,并进行试验对比研究。仿真结果表明交变压力下先导式溢流阀主阀口存在异常开启现象,使系统能量损失增加;交变压力峰值、幅值和建压时间Δt均对先导式溢流阀主阀口正常开启产生影响。试验结果与理论分析相吻合,揭示了高频交变压力下溢流阀主阀口异常开启的现象。

使用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体35°Ahmed模型的尾流场进行仿真,采用主动控制减阻技术,用定常射流的方法研究射流孔的位置、速度等因素对尾部流场的影响。在尾部各个可能减阻的位置布置射流孔,针对不同的射流速度进行分析,并对不同位置采用逐步优化减阻的方法,找到最好的减阻工况。研究结果表明与原始工况相比,采用射流减阻方案的模型尾流结构得到了明显改善;控制了模型尾部的分离涡;改变了车体的压力变化;降低了模型的压差阻力,使其阻力系数明显降低;实现了超过6%的减阻效果,达到了减阻的目的。

为减少刚性摆线针轮行星减速器工作时的振动,提高运行可靠性,设计了一种带减振衬垫的非刚性摆线针轮行星减速器,并对其进行非线性振动分析。综合考虑了时变刚度、轴向误差、啮入冲击等激励,基于集中参数理论和牛顿第二定律建立新型摆线针轮行星减速器8自由度的多因素耦合动力学模型和振动微分方程组,采用变步长四阶Runge-Kutta法对量纲归一化后的方程组进行求解。对比了刚性与非刚性结构下的摆线轮、低速轴的垂直振动和扭转振动情况,结果表明：采用减振衬垫,使摆线轮和低速轴的垂直振动和扭转振动效应都降低。进一步对新型摆线针轮行星减速器进行实验测试分析,结果表明：实验所测数据结果与其振动情况的理论分析结果较吻合。

卷扬系统的工作能耗占起重机整机工作能耗的37%,在卷扬下放过程中存在较大的势能损耗,针对此部分能量损耗,本文提出了卷扬势能回收和再利用系统方案。通过分析现有卷扬下降过程中的能耗损失机理,提出了一种基于卷扬-马达-同步电机机械连接的能量回收系统,建立了系统数学模型,并给出节能系统势能回收率的计算公式,分析了系统的动力耦合特性和影响能量回收率的因素（负载质量和电机功率）。最后,以某型25t越野轮胎起重机作为研究对象,搭建实验平台对势能回收率进行研究。实验结果表明,系统势能回收率约为45%-65%。

采用无量纲相似分析法,计算出基于磁流变支座的三跨桥梁与小尺度试验台架的动力学关系,并以该关系为基础来指导试验台架模型的设计。运用Matlab分别对两系统进行动力学理论计算,仿真与试验结果表明：桥梁原型与模拟模型的加速度、位移等具有较好的相似性。进一步根据模型参数,搭建小尺度试验台架,试验结果与理论值基本吻合,桥面振动加速度峰值最大减小42%,位移峰值最大减小36%。表明采用相似理论进行模型试验研究能够揭示出桥梁可控隔振原型的主要隔振性能。

基于人体站起运动三肢段动力学模型,采用自制力传感平台与定制的加速度和角速度传感器,开发了一套非侵入式人体运动传感检测系统,并与实验室光学运动采集系统进行了比对验证;基于所检测的信号计算了下肢各关节力矩,分析了人体站起动力学参数特征。本传感分析系统通过穿戴式体外检测,无需解剖学植入传感器,相较于实验室人体动力学检测和分析方法,传感器数量和种类都有所减少,降低了成本。通过比较分析所开发系统与作为参照的实验室光学检测系统的实验数据,验证了本文检测系统的精度和有效性,可用于人体站起康复运动训练检测和评估系统,进而可用于外骨骼康复训练机器人的控制。

为研究磨粒粒径对磨粒流研抛质量的影响,以共轨管为研究对象,通过计算模拟不同磨粒粒径下磨粒流的状态,分别从流场动压力、速度场、磨粒的运动轨迹、湍流动能进行不同场的离散相分析。从数值分析可知,随着磨粒粒径增大,动压力、速度和湍流动能降低,磨削效果减弱。对经磨粒流研抛前后的共轨管工件进行了表面粗糙度和表面形貌的检测,测得磨粒流研抛前的表面粗糙度为3.401μm,研抛后的表面粗糙度为1.138μm,从而确认了磨粒流研抛具有内通道结构的工件的有效性,也证实了数值模拟的正确性,为磨粒流研抛技术的发展提供了理论支持。

针对工程机械作业载荷分布估计的问题,基于AIC准则及K-means算法,提出了一种载荷分段混合分布估计方法。根据Luise分组方法,得到正态分布、对数正态分布及威布尔分布的卡方检验值。选取最小卡方检验值对应的分布函数作为分段混合分布各段的拟合函数,通过极大似然估计算法获得分段混合分布的表达式。结合挖掘机土石挖掘工况,将本文方法应用到主泵出口压力载荷数据中,并与现有方法进行对比分析,本文方法得到的结果通过了卡方检验。同时,用1000组仿真数据来验证方法的可行性,得到了参数估计的误差仅为0-18%。

为研究立式混流泵装置内部压力脉动特性,通过模型试验的方法,对某混流泵装置不同叶轮叶片安放角（-2°、0°、2°）下叶轮进口和导叶出口的压力脉动进行采集,通过傅里叶变换后比较分析得出：混流泵装置叶轮进口和导叶出口压力脉动峰峰值均具有一定的规律性,不同叶片安放角下叶轮进口压力脉动峰峰值均大于导叶出口,小流量区域表现得更为明显;建立了泵装置稳定性微观与宏观间的联系,得出高效区附近可以通过压力脉动来反映机组波动性;叶轮进口压力脉动受叶片数的影响,主要以叶频为主,导叶出口压力脉动在1倍转频处幅值最大,受导叶片数影响不大;混流泵装置最优运行区域为最优扬程的0.75-1.15倍区域,运行扬程超出这个范围,压力脉动峰峰值明显增大。