为克服传统柱壳、薄壁、锥壳磁气隙形状在转子偏转前后发生改变,产生偏转干扰力矩,提出了一种球壳气隙的磁悬浮控制敏感陀螺,介绍了其总体结构和工作原理,并对球面平动磁阻力轴承和洛伦兹力偏转轴承进行了设计,实现了转子五自由度全主动控制、全通道磁路解耦,以精确控制陀螺转子偏转,为提升磁悬浮控制敏感陀螺姿态控制力矩带宽和姿态敏感精度提供了方案支持。基于有限元法对球形转子进行了模态分析和静力学分析,根据分析结果研制了一台磁悬浮控制敏感陀螺,并通过悬浮实验验证了理论分析和计算结果的正确性。

洛伦兹减摇稳定平台轴向支撑采用球面滚珠轴承和支撑体组件,由于加工误差、机械磨损、润滑油泄漏和外界温度变化等因素,存在非线性摩擦力。针对洛伦兹减摇稳定平台受到的可变摩擦力干扰,建立了基于洛伦兹磁轴承工作原理的偏转动力学方程,引入LuGre摩擦模型。采用二自由度内模控制的方法对平台偏转系统控制器进行设计,并进行了MATLAB仿真实验,实验结果表明,二自由度内模控制系统具有较好的动态性能和抗干扰能力,适合用于实现洛伦兹减摇稳定平台的快响应和抗干扰控制。

多体动力学仿真是车辆研发过程中的重要手段，不仅可以进行子系统的运动学和动力学分析，也能完成整车操稳和平顺、通过性等整车性能的分析。目前多体动力学成为开启件、悬架及整车性能研发的主要分析手段。仿真结果的精度直接影响设计方案的合理性和准确性。因此现阶段多体动力学仿真工作的主要矛盾是越来越精确的设计需求和目前仿真精度不足引起的矛盾。

基于液压支架的顶梁和屏蔽梁由于承受动力冲击载荷容易损坏这一情况,为了提高其工作性能,研究了液压支架在顶梁和屏蔽梁承受冲击载荷时的运动趋势、姿态和机械响应。利用ANSYS软件建立了液压支架的仿真模型,沿着顶梁和屏蔽梁的正常方向朝向对称中心施加冲击载荷。通过在不同的冲击条件下测量屋顶梁的旋转角度、柱的偏转角、柱的长度和平衡千斤顶的变化以及铰链点的力,结果表明,不同冲击作用下液压支架的动态响应趋势不同,当冲击载荷同时作用于顶梁和屏蔽梁时,支架更容易损坏。

针对磁轴承在偏转时产生干扰力矩和磁路耦合问题,提出一种球面解耦永磁偏置磁轴承。基于麦克斯韦电磁吸力方程和等效磁路法理论分析磁轴承的力解耦和磁路解耦,并利用有限元仿真验证理论分析结果。结果表明:在转子发生0.5°偏转时,球面解耦永磁偏置磁轴承的干扰力矩是柱面永磁偏置磁轴承干扰力矩的1.3%,且在轴承径向隔磁块中间位置,气隙磁密约等于0.01 T,磁通几乎不穿过轴承定转子。球面解耦永磁偏置磁轴承可降低干扰力矩,实现磁路解耦,提高控制力矩精度,可用作磁悬浮飞轮的主动高精度控制。

针对大斜度及水平井段,岩屑极易沉积在井筒底部形成一定高度的岩屑床,使得钻杆被埋没,造成钻杆摩阻增大、钻具断裂等问题,设计一种射流式岩屑床清洁工具,基于液固两相流理论,建立三维射流式清洁工具与普通携岩钻杆的仿真模型,并利用Fluent分析射流式清理工具的喷嘴喷射角度、喷嘴流速、岩屑粒径、钻井液排量等参数变化对环空井筒内岩屑体积分数及岩屑质量的影响规律。结果表明:增加脉冲射流式工具后,环空内的岩屑沉积量明显减少,在钻杆转速

滚动轴承是转动机械的主要零部件,容易发生各种故障,这些故障会带来一系列安全隐患,并造成一定的经济损失。因此工业生产中滚动轴承故障诊断研究非常重要,具有巨大的用途。以滚动轴承为研究对象,建立滚动轴承声发射实验平台,采集不同缺陷、不同转速滚动轴承声发射信号,根据HMM理论和算法对声发射信号进行数据处理。首先应用MATLAB软件提取数据,进行分帧处理,进而提取特征向量,得出似然概率。将不同缺陷滚动轴承似然概率进行数据拟合,得到似然概率和转速拟合公式。对二种转速不同、已知缺陷滚动轴承声发射信号进行测试,并对某种缺陷滚动轴承声发射信号进行诊断。结果表明,HMM可以有效地对滚动轴承故障进行诊断。

针对冲压模具设计中使用大量标；隹件的特点，在CATIAV5基础上，使用参数化设计方法对标准件建模，建立标；隹件库，有效提高了冲压模具设计的效率。