膝关节是人体正常运动的重要部位。为了满足下肢截肢患者恢复正常运动功能的需求,设计了一款双摇杆机构的假肢膝关节。首先,建立了下假肢的简化模型,通过对模型的运动学分析,获得了相关关节角度、角速度、角加速度等参数。通过动态静力分析法对双摇杆的各个杆件进行动力学分析,最终得到输出阻尼力与驱动力矩之间的平衡方程。通过Adams仿真分析,得到了高度相似的膝关节瞬心轨迹和踝关节轨迹运动曲线对比图。结果表明,设计的双摇杆假肢膝关节具有良好的稳定性与仿生性,能够满足截肢患者的运动需求。研究为双摇杆假肢膝关节整体的结构设计、加工和实时控制提供了理论依据。

依托实际工程,以坍落扩展度、V型漏斗流出时间、L型仪比例、坍落扩展度经时损失以及压力泌水率作为混凝土的泵送性能评价指标,通过不同配合比参数和机制砂特性的自密实混凝土配合比试验,研究了各参数对混凝土泵送性能的影响。结果表明:水粉比和砂率对混凝土的泵送性能影响较大,粗骨料掺量影响较小;当粉煤灰掺量在30%以下时能够改善泵送性能;且当机制砂砂率为45%、石粉含量在10%左右时,其各项泵送性能较好。实际工程中配制满足泵送要求的机制砂自密实混凝土时,须严格控制各参数取值。

基于基本需水率试验方法,测试了不同材料组成下砂浆的基本需水率和堆积密实度,分析了石粉含量、粉煤灰掺量、级配、体积砂率对砂浆堆积密实度的影响,建立了基于上述4个变量的砂浆基本需水率预测模型和堆积密实度预测模型,并通过试验验证了预测模型的准确性。此外,采用常用的湿测法对砂浆的堆积密实度进行了测试,其结果与所提出的基于基本需水率法的测试结果以及预测模型的计算结果吻合度较高,证明了基于基本需水率的砂浆堆积密实度测试方法的可行性。

在振动控制领域，用磁流变液减振器对机械设备进行减振防护是近年来的减振技术研究热点之一。阐述了磁流变液减振器的类型及技术特点，对比分析了几种常用的振动控制方法的优异性。讨论了磁流变液减振器的实用价值，指出磁流变液减振器是目前减振设备的开发方向。

分层采油泵内柱塞与泵筒间隙密封的间隙几何参数和密封槽结构对阻流效果皆有影响。为探究有限长度泵间隙下密封槽的槽宽和数量对泄漏量的影响,基于Naiver-Stokes方程建立产出液在间隙流动控制方程,基于计算流体动力学对间隙流场进行数值分析。以广泛使用的FCCYB38-28A型分层采油泵为例(其配合间隙有3种,分别为0.045、0.095及0.145 mm),分析不同泵间隙下密封效果随密封槽的尺寸和数量变化的规律。结果表明:0.045 mm密封间隙下泄漏率随密封槽槽宽波动变化,先减小后增大;0.095、0.145 mm密封间隙下泄漏率随着密封槽槽宽增大而减小;0.145 mm密封间隙下,随密封槽数量增加泄漏率减小,但由于密封槽数量增多产生的透气效应使得泄漏率减小趋势逐渐趋于平缓;在给定密封长度和0.145 mm间隙下密封槽数量取21个、尺寸取1.5 mm×1.5 mm时间隙密封具有较好的阻流效果。

为提高磁流变泡沫金属阻尼器的阻尼力,基于ANSYS有限元仿真软件,以间隙中磁感应强度为优化目标,以活塞工作长度、直径及缸筒壁厚为优化参数,对泡沫金属磁流变阻尼器的各项参数进行优化。组建泡沫金属磁流变阻尼器剪切力测试系统,实验测试阻尼器优化前后的性能。结果表明,施加相同电流及同等剪切速率时,优化后的泡沫金属磁流变液阻尼器输出的阻尼力提高了1.46倍,优化效果明显。

设计了一种新型的泡沫金属磁流变液阻尼器。在磁场的作用下,磁流变液从泡沫金属中抽出进入到间隙,并产生可控阻尼力。针对泡沫金属磁流变阻尼器,搭建测试系统,通过激振器产生激励并施加给被控对象;采用激光位移传感器采集振动信号,采集卡将信号输入到计算机中;利用PID控制处理信号并输出电流,从而调节泡沫金属磁流变液阻尼器输出的阻尼力,控制外界结构的振动。实验结果表明,泡沫金属磁流变液阻尼器的可控阻尼性能良好,进一步验证了泡沫金属磁流变液阻尼器的半主动控制效果。

设计一款新型泡沫金属磁流变液阻尼器,将泡沫金属作为磁流变液的存储载体,使磁流变液封存在阻尼腔中,解决传统阻尼器造价高和密封难的问题;采用在端盖两端设置铜片的设计方法,对磁路中的磁力线走向进行改进,对其磁场进行有限元仿真,仿真结果表明其磁场分布均匀,证明结构设计合理。将设计的泡沫金属磁流变阻尼器用于抑制悬臂梁的振动控制实验,实验结果表明:泡沫金属磁流变液阻尼器响应迅速,可控阻尼性良好,体现了泡沫金属磁流变阻尼器用于半主动控制方面的优势。

文中分析了3种工作模式的磁流变液减振器,分别是流体模式、剪切模式和挤压模型;设计了一种新型的基于混合模式的磁流变液减振器,并搭建了一套数据采集系统,包括数据采集卡、传动系统、Labview软件等,对磁流变液减振器的力学性进行了研究,测试结果表明,随着外加磁场强度的增加,磁流变液减振器的阻尼力增加较为明显.

针对目前钻机钻进效率低、自动化水平不足等问题，以ZDY540全液压钻机为被控对象，将负载敏感控制技术和PLC自动控制技术应用于钻机操作系统中，设计出一种基于PLC的钻机负载敏感控制系统。具体介绍了全液压钻机负载敏感技术的工作原理，负载敏感控制系统中硬件组成和各功能的自动化实现过程及其控制原理。试验测试表明，该控制系统实现了钻机操作的自动化，提高了钻机工作效率，验证了控制系统的可行性。