研究单活塞式液压自由活塞柴油机(HFPDE)的启动工况,得到其启动流程。基于系统启动能量传递过程,理论分析了各组分能量的定量分配关系,研究了回复蓄能器、频率控制阀以及压缩腔参数的匹配方法并进行了相应的试验验证。结果表明系统启动压缩行程较稳定工况长且单次循环启动成功率较高。系统启动输入能量主要来自回复蓄能器且主要被高压腔高压油和动力腔气体吸收,启动压缩过程压缩比可以灵活调整,提出的系统启动装置参数匹配方法和启动流程可行。

为实现对单活塞液压自由活塞发动机工作频率的精确控制,掌握液压自由活塞下止点运动规律是基础,基于系统基本原理,研究了活塞下止点运动规律的数学模型。通过建立数学仿真模型和试验系统,研究了液压自由活塞在下止点的运动规律及其影响因素。结果表明,活塞下止点运动过程包括反向加速和正向减速过程,活塞到达下止点后的反弹距离主要由该过程决定,活塞下止点运动过程中的反向加速力来自泵腔和压缩腔压力。系统压缩腔压力变化规律可控是工作频率精确控制的基础,压力变化规律控制要考虑活塞运动状态和单向阀的阀芯动作规律的影响。

以提高系统总效率为目标,研究了单活塞式自由活塞柴油液压动力装置的节能途径.分析了系统的能量传递过程,理论计算了能量输入、损失和输出之间的关系,结合试验结果研究了系统各组成部分的节能途径.结果表明：系统最高效率理论值可达38%,样机实测值为27.5%.理论和试验结果都表明系统总效率明显优于内燃机与液压泵的传统组合.系统内燃机部分的指示热效率达到传统内燃机的较优水平.系统液压泵部分泵腔效率的提高通过提高吸排油阀动态响应实现,高压腔和压缩腔循环效率提高通过减小两腔节流损失实现.

研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明：单活塞液压自由活塞发动机吸排油应分别采用反向和正向外流式锥阀;减小阀组的阀芯质量和黏性阻尼系数可减小阀芯运动与活塞运动之间的相位差,提高系统容积效率;排油阀开启过程瞬时开度大且阀芯运动受限位装置影响.

文章采用神经网络间接自校正PID控制结构讨论基于神经网络的PID参数自整定问题选取三层BP神经网络选用主动液压转矩和负载阻力矩差值等效代表实际转速微分作为自校正神经网络的输入并用二次元件的理论模型代替辨识神经网络为校正网络提供预测输入.分析表明采用上述措施的自校正PID控制器的闭环控制效果比常规PID控制有所改进能实现闭环PID参数的自整定.

考虑高压油对配流轴所产生的侧倾力矩条件下，进行径向柱塞泵配流轴的平衡性分析。根据配流轴径向受力分析，运用Pro／E和MSC．Patran仿真软件辅助进行配流轴的对称平衡油槽设计。结果表明，配流轴的侧倾力矩直接影响到配流副的正常工作，增大对称平衡油槽的宽度能阻止配流副的摩擦磨损。

研究单活塞式液压自由活塞柴油机（HFPDE）的启动工况,得到其启动流程。基于系统启动能量传递过程,理论分析了各组分能量的定量分配关系,研究了回复蓄能器、频率控制阀以及压缩腔参数的匹配方法并进行了相应的试验验证。结果表明系统启动压缩行程较稳定工况长且单次循环启动成功率较高。系统启动输入能量主要来自回复蓄能器且主要被高压腔高压油和动力腔气体吸收,启动压缩过程压缩比可以灵活调整,提出的系统启动装置参数匹配方法和启动流程可行。

研究液压机械传动系统的动态性能．根据功率键合图规则，建立二段式液压机械双流无级传动装置双流传动工况的键合图模型，并以惯性元的广义动量和容性元的广义位移作为状态变量，推导出系统的状态方程．根据键合图模型，分析了该无级传动系统的动态响应特性，分别得到负载、输入转速和斜盘摆角变化时，系统输出转速和系统主油压的响应曲线，同时分析了液容变化对系统响应速度的影响．分析结果表明，该系统动态响应达到稳定的时间为0．5s，当液容增大时，达到稳定的时间将延长。

针对旋转配流盘式液压变压器在变压范围、流量脉动以及噪声控制上的不足提出一种小流量脉动低噪音液压变压器方案.分析目前液压变压器的主要特点基于一种旋转斜盘式双缸体液压变压器方案通过增加柱塞数量并结合斜盘转角的初始位置控制达到减小流量脉动和噪声的效果.分析斜盘转动的转角及其阻力矩变化规律并进行变压比样机试验测试.结果表明旋转斜盘式液压变压器宜将上止点与A口中点重合时作为斜盘初始位置在斜盘转角小于100°时新型液压变压器使得输出流量不均匀系数减小了约40％随着转角的继续增大输出流量不均匀系数趋于一致试验结果表明新方案可实现较大范围的变压比.

设计了一种对被试件进行冲击性能试验的试验台，介绍了该试验台液压系统和测控系统的设计及工作原理，确定了元件的主要参数。并且应用工程系统仿真软件Easy5对设计方案的动态性能进行了仿真研究，结果表明该试验台能够满足设计要求。