为了使机械设计学科的知识难点易学易用且更加完善,补充了部分机械设计学科的数学和力学基础1)补充了20个知识难点的力学和数学基础;2)采用两种方法证明了具有自锁功能的螺纹连结效率小于50%的结果;3)推导了功率、力、位移、转矩、半径、角速度之间的关系;4)提出了周转轮系传动比计算的标注方向法,针对实际转动情况标注各齿轮的假定转动方向,基于啮合关系建立转速与齿轮齿数之间的关系式,如果由方程或方程组求得某体的转速为负值,则该实际转动方向与假定方向相反;5)同一轴上多个键槽的位置表述为“与经过轴线的同一个平面对称,并且宽度应尽量相同”。打牢力学和数学基础有利于机械设计学科的发展。

进一步完善了创新方法与机械创新的理论体系。分析了阻碍创新的大意、轻信、贪婪和浮躁四大陷阱。提出了心理活动、通用方法、某一领域内和具体研究对象的四层创新方法结构体系;总结出了7类通用创新方法——移花接木、博采众家、捕捉灵感、转移阵地、移山填海、惩前毖后和丰富理论。补充了攻心法、简化法和放手法。提出了机械、机构、构体、一约束副、二约束副、自由数等符合语义的概念定义。以简单机构演化和组合出其他机构的观点为基础,对4类机构组合方法的概念进行了诠释和图示。根据动力传递路线判断同一个组合机构是串连式还是并连式。以舟机构和楫机构分别命名了装载式组合机构的俩基本机构。提出了根据基本机构数和固结构体数计算复杂机构自由数的方法。

针对机械原理和机械设计的专业术语,定义了19个概念,如带式链、泵的两个特征、储能块等;修改了25个概念或分类方法,如凸轮、齿轮机构、轮系、键连结、轴和轴承等;使15个概念符合语言学要求,如疲劳磨损所造成的点损、减小载荷波动的改造等。提出了基于啮合力分析的主动斜齿圆柱齿轮所受轴向力方向判断依据。研究成果使该学科的概念更容易被初学者接受。

基于前期对摩擦力分类、压杆失效定义及绕动点转动矢量方程的推导结果,针对机械动力学所涉及的摩擦力、压杆、刚体转动方程进行了较深入的研究。基于滚动摩擦属于静摩擦的定义,通过分析4个摩擦力模型,提出摩擦单独指干摩擦,与之相伴的阻尼力、空吸力、接触面微峰弹性力等必须单独建模的理论。基于失效与失稳的区别,提出了压杆的纺锤形杯座理想结构。基于刚体绕动点转动矢量方程的理论推导,给出了平面机构连杆绕动点转动的力矩平衡方程,该方程是空间方程在平面中的应用形式。最后提出了该方程在机械领域的两个研究方向。

材料、构件及结构的力．变位关系非线性全过程曲线有限元数值模拟中，极限强度和其后的软化下降段模拟一直是未得到较好解决的难题。位移增量控制法可以方便跨越力．变位关系中的极值点，因此它常被用于求解材料、构件及结构包含极限强度后软化下降段的力．变位关系非线性全过程曲线。但是，传统的位移增量控制法需要重新排列有限元方程的刚度矩阵，并存在求解非对称和非带状系数方程的问题，因而限制了其推广应用。该文提出了求解材料、构件及结构的力．变位关系非线性全过程曲线的一种新的位移增量控制方法，该方法通过修改刚度矩阵中相关对角系数的方式，将边界和力作用点的控制位移条件隐含到有限元方程中，从而可以采用有限元荷载控制方法同样的方式进行求解，保证了有限元方程系数矩阵在求解过程中的对称性和带...

为进一步探索液膜空化对密封性能的影响,以螺旋槽液膜密封为研究对象,基于JFO空化模型及坐标变换建立其数学模型并采用有限体积法离散求解。探讨Reynolds和JFO两空化边界下的密封速度场和流量场分布规律以及空穴压力对密封性能如承载能力和摩擦扭矩等影响。结果表明空穴区的形成具有动态性,速度矢量在空穴区内部为0,在液膜始破边界和靠近内径处的液膜重生边界上速度矢量朝向空穴区,而在靠近外径处的液膜重生边界上速度矢量远离空穴区;液膜流量场主要集中于槽区内且JFO空化边界下的流量场分布比Reynolds空化边界下值更为密集;空穴压力的增加可提升液膜承载能力但增幅较小,而对摩擦扭矩的影响可忽略不计。