对于圆柱体的直径尺寸，除了两点尺寸、实际尺寸以及局部实际尺寸外，国家标准还将规定计算尺寸（包括面积直径、周长直径和体积直径）与全局尺寸（包括最小二乘直径、最大内接直径和最小外接直径）。根据这些直径的特点，依据圆柱度截面测量法建立了相应的评定模型。

利用在圆柱度仪上采用两截面和多截面测量法测得的数据，建立适用于圆柱体锥度评定的几种模型，并建立了圆柱体端面和径向跳动在圆柱度仪上测量与评定的模型。

在微力微位移装置中采用闭环控制压电作动器实现微位移进给和微力加载，设计了加载机构，建立加载机构的压电作动器输入电压、加载装置输位移和输出力之间的关系。通过电容测位移仪检测输出位移，实验得到加载系统刚度，根据压电作动器输入电压、加载装置刚度，计算出加载力大小。该方法为微机械力学性能测试仪打下了基础。

在介绍悬臂梁法测量微构件弹性模量原理的基础上分析了测量和评价过程的主要不确定因素将模糊数学方法引入弹性模量的评价过程.在常规模型中给予有关参数一定的变动范围以隶属函数表示其取值分布情况建立了基于模糊集的评价模型.其中悬臂梁试件的刚度系数由载荷-有效挠度曲线经模糊加权线性回归拟合获得其几何尺寸考虑为正态分布模糊数利用水平截集概念转化为普通集规划问题求解.对单晶硅(100)悬臂梁试件的实验数据进行了计算得到不同置信水平下的弹性模量评价区间.研究结果表明带有模糊参数的弹性模量评价模型能适当吸收一些不确定因素同时由于考虑了测量中多种因素的影响评价结果与实际情况符合较好因此更具有参考价值.

对微构件力学性能测试的微力微位移装置的重要组成部分--大位移高分辨率加载机构进行了研究.根据微力微位移装置的要求,提出了一种通过结构变形进行加载的整体式两级加载机构,该机构的第一和第二级分别通过压电陶瓷驱动器和直线电机进行加载,输出位移通过电容测微仪检测.加载机构的第一级是一个位移放大机构,采用柔性铰链连接的杠杆放大,第二级通过柔性杆进行输出位移的缩小.采用遗传算法优化设计了两级整体式结构,用有限元进行分析,并对加载机构的第一级进行了实验.有限元分析和实验结果表明,所设计的结构能够实现最大1 nm的输出位移,并在压电驱动器和直线电机的驱动下,获得小于10 nm的理论位移增量和纳米级位移分辨率.该机构还满足了最大加载力20 N的要求.该加载机构的研制成功解决了微力微位移装置的一个关键问题.

为提高气体静压止推轴承的静态特性,针对所提出的微孔节流气体静压止推轴承,采用基于有限体积法的CFD软件Fluent进行三维建模仿真,分析了供气孔数目n、量纲一的供气孔分布半径M、供气孔直径d对轴承静态特性的影响规律。按照最大刚度原则,得到如下结论：供气孔数目n在180附近、量纲一的供气孔分布半径M约为0.7、供气孔直径d取最大值0.1 mm时,微孔节流气体静压止推轴承的静态特性最佳。

针对气体静压轴系孔轴配合径向气膜厚度要求,依据轴系零件尺寸公差和几何公差,建立孔轴配合装配尺寸链。采用蒙特卡洛方法模拟实际尺寸与几何误差综合作用结果对轴承径向间隙分布情况的影响,基于尺寸公差和几何公差的孔轴配合成本——公差模型及相关约束条件,采用遗传算法对孔、轴几何公差进行分配,对所建立模型进行了实际应用。

针对圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响。建立了基于主轴圆度误差的气浮力和离心惯性力动态计算模型。以Talyrond 585LT-500圆柱度仪的检测结果为源数据进行计算。得出这两种力对气静压主轴回转精度的影响结果。经过分析得到以下结论：由轴套和转子圆度误差产生的不平衡气浮力对主轴回转精度的影响很小；由转子外圆表面圆度误差产生的离心惯性力对主轴回转精度的影响较大，且离心惯性力会显著影响主轴在高转速下的回转精度。

针对小孔节流静压气体径向轴承支撑的两种不同结构的“工”字型气体静压主轴的固有频率及振型等动力学特性,采用CFX软件对小孔节流静压气体径向轴承进行刚度的仿真计算,应用AnsysWorkbench对单盘、双盘“工”字型主轴进行自由模态和约束模态分析,得到两种主轴各阶的固有频率以及振型。利用锤击法实验模态分析系统对双盘“工”字型主轴进行约束模态实验测试,并将实验结果与仿真结果进行分析对比。结果表明,主轴上的集中质量、不同的阶梯结构以

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论：1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。