根据对小尺寸零件直线度的测量要求，进行了新型小尺寸直线度测量仪的研究，着重论述了该测量仪器的工作原理及其结构形式和特点。

为了解决传统浮动环密封存在的摩擦磨损问题,提出一种采用小孔节流的动静压混合式浮动环密封(HFRS)。核心是通过创新设计将密封介质从径向节流孔引入密封界面,使密封间隙内的流体膜同时具有静压和动压承载效应,显著提升浮动环密封承载性能而不需要外部条件。为了研究其承载和泄漏特性,建立了考虑入口压力损失和节流孔影响的HFRS承载力模型和泄漏量计算方法。采用有限差分法(FDM)及数值迭代程序计算流场压力分布,并分析获得转速、偏心率和密封介质压力对承载力、刚度、偏位角和泄漏量的影响规律。与传统直孔式浮动环密封(FRS)对比,在典型工况(偏心率ε=0.5,转速Ω=2×104r/min)下,HFRS的承载力是FRS的2.53倍,且在低速甚至转速为零时HFRS仍具有较大的承载力,另一方面HFRS的泄漏量比FRS大5.4%。与FRS对比结果表明,HFRS的承载力显著提升,而泄漏量略有增大。

针对传统的双筒型磁流变液减振器底阀容易堵塞和单筒浮动活塞密封困难的问题,提出了一种单筒复合节流充气气囊补偿的磁流变液减振器。利用实验数据辨识了磁流变液的Herschel-Bulkley本构模型参数;建立了环形阻尼通道内磁流变液准稳态流动微分方程,利用Herschel-Bulkley本构模型得出了磁流变液速度分布表达式;研究了非牛顿流体环形通道节流、牛顿流体小孔节流和气囊补偿共同作用下的阻尼力计算方法。根据某轿车悬架参数要求,设计制作了磁流变液减振器样机;利用WDTS型油压减振器实验台对其进行了示功特性测试。测试结果表明:在不同电流激励作用下,磁流变液减振器的理论阻尼力值和测试值吻合较好,所提出的分析方法是合理的。

针对现有缓降器存在体积庞大、结构复杂、速度不可控等缺点,设计一款全新的可控速高楼逃生缓降器。首先,推导出缓降器的下降速度与节流小孔孔径之间的关系;然后,利用AMESim软件建立缓降器的动力学模型,仿真模拟不同负载、不同节流孔径下缓降器的下降速度;最后,仿真分析确定节流小孔通径安全调节范围,并通过调节串联在2液压缸之间的节流小孔孔径大小,达到变速缓降的目的。结果表明:该缓降器结构简单、体积小巧,使用者可根据逃生需求在节流孔径1~6 mm内任意调节缓降器的下降速度,且速度不超过1.5 m/s。针对不同体重的使用对象,该缓降器的速度变化幅度始终趋于稳定,极大地提升了缓降器的适用性和安全性。

为了研究气体静压止推轴承的动态特性,运用有限元分析软件ANSYS中的流体分析模块和瞬态力学模块进行双向流固耦合仿真,对小孔节流气体静压止推轴承的动态特性的相关影响因素进行研究,得到了不同状态下的轴承动态特性的变化曲线。结果表明:当轴承受到干扰负载时,通过提高供气孔压力、增加节流孔个数均可以减小轴承气膜的振动幅度,同时提高轴承的动态承载力和动态刚度;增大节流孔的直径则会增大轴承气膜的振动幅度,不利于轴承的稳定性。

为了分析可变截面节流器对空气静压轴承性能的影响,提出了变截面节流器的空气静压轴承模型,通过轴承承载表面弹性薄板的挠度变形实现节流器截面形状的动态变化。建立固体薄板变形和气体润滑的耦合偏微分方程,采用有限差分法和超松弛迭代法对耦合方程进行离散和数值求解。计算结果表明节流器的截面形状直接决定了数值计算过程中喷嘴系数的大小,与刚性节流器的空气静压轴承相比,变截面节流器的空气静压轴承刚度提高了15%,在较高承载力的情况下能够获得更大的刚度。实验测试结果和理论分析基本一致,变截面节流器的设计方法能够有效提高空气静压轴承的静特性。

建立了具有均压槽的孔式供气空气静压轴承模型，提出了一种均压槽边界处理方法。以该方法理论计算结果为指导，设计了一套小型的具有均压槽的孔式供气空气静压轴承。对该轴承进行的性能测试表明：径向跳动小于0.1／μm，径向刚度约为20～30N／μm。