在分析现有纳米三坐标测量机主体结构的基础上，提出了一种新型的四面对称式桥架结构，并利用ANSYS对主体结构进行分析与对比，从而证明了该结构的优越性。

提出一种新型压电驱动精密位移机构,着重介绍了其结构、工作原理和控制方法,分析了机构参数与输出性能之间的关系.该机构以压电叠堆为动力元件驱动流体,利用换向阀控制流体流向,通过执行缸两个腔体内流体置换的方法将压电叠堆的往复振动转换成执行缸的直线运动.调整电压或执行缸的参数可获得所需的进给步长和输出推力,具有精度高、易于控制、稳定性好等特点,适用于微位移以及较大行程范围内的精密进给运动.

根据长悬臂测量机具有长悬臂和弱刚度的特性,分析了测量机动态力的来源,研究了动态力对测量机测量误差的影响和测头附加动态误差的来源,得出测量机测头附加动态误差具有三维特性,各个方向附加动态误差与3个方向导轨系统振动特性有关。推导了悬臂测杆系统振动数学模型,根据该模型采取了相应的动态力控制措施,实验结果证明了所采取控制措施的有效性。

通过对带轴肩的扭转圆轴、带双凹槽的拉伸板条、带偏心孔的纯弯曲梁等几种典型构件在应力集中处进行应变电测,利用灰色系统理论对测试数据进行累加生成处理、模型识别,建立了应变分布的灰色模型,用该模型求出了应力集中处的应力集中系数.结果表明:与目前常用的数据处理方法比较,灰色建模方法具有所需测试数据少、预测精度高等优点,非常适用于构件应力集中系数的实时测定.

为了保证碳平衡法测量实车油耗的精度,对油耗测量系统中的内锥流量计进行了特性研究。用Fluent软件对内锥流量计进行了数值模拟,研究不同等效直径比、前后锥角、有无连接支撑杆等几何参数以及雷诺数对内锥流量计永久压力损失和流出系数的影响规律;将设计的两种内锥流量计与标准临界文丘里管组进行了对比验证实验,并以文丘里管实测值为参考值,得出了计算流出系数的拟合公式,将此拟合公式作为流量计算模型。结果表明数值模拟计算与实验验证的一致性较好,设计的内锥流量计具有较高精度和稳定性,适用于汽车排气流量测量。

为了改善高速空间并联式坐标测量机的动力学性能,将虚拟样机技术应用于该测量机的弹性动力学优化设计中。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,建立高速空间并联式坐标测量机的刚柔耦合虚拟样机,分别考察动平台质量与驱动杆轴径的变化对测量机运动输出误差及驱动杆最大动应力等动力学行为的影响规律,并据此对这些参数进行优化设计,得到测量机动平台质量为80.85 kg,驱动杆轴径为44 mm。仿真结果表明,经过优化设计,测量机驱动杆最大动应力降为17.5 MPa,运动输出误差也明显小于优化设计前,测量机的动力学特性得到明显改善。

针对机械的回转系统，提出了一种整机测试春转动惯量和动摩擦力矩的新方法，分析了测试原理，推导了计算公式，并进行了初步的测试研究，实测证明，这种测试计算方法可以直接进行回转系统的惯量和摩擦力矩的测试，测试的对象为回转系统中的全部零部件，因此这种测试计算方法为整机回转系统的测试研究提供了依据。

结合原子力显微镜实验及分子动力学模拟,研究刻蚀加工机理,分析了针尖弹性模量、几何形状、磨损等工具因素,刻蚀力、进给量、加工速度等工艺因素,加工材料性质、表面质量等工件因素对加工的影响及作用机理。

为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能,提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点,基于Kubota空化模型,采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明叶片表面开槽后,离心泵各个工况下的扬程有所上升,在设计点扬程提高12.8%,同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张,改变压力的分布,对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构,使流道内的压力增加,减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积,在空化发展阶段,开槽时空泡体积持续衰减。

离心泵的水力诱导激振影响泵的安全稳定运行。为了揭示离心泵水力诱导激振特性,以一台单叶片离心泵为试验对象,采用两个垂直布置的涡电流位移传感器测量离心泵空转及抽水时叶轮口环的瞬态位移,获得了叶轮口环瞬态位移的时域图、频域图以及口环位移轨迹图。基于霍尔感应器的键相信息,采用华科水力机械综合测试仪获得了离心泵在不同流量工况的水力诱导激振特性。试验结果表明,离心泵空转及抽水时时域图、频域图相似,波形均为周期性重复的畸变正弦曲线,主频均为叶轮转频,口环位移轨迹图均为畸变的椭圆形,但抽水时口环位移幅值有所减小。离心泵的水力诱导口环位移轨迹图在不同流量工况下均为畸变的椭圆形,在210°～300°之间出现一个突变区域,水力诱导激振在小流量工况显著增强,在额定工况及大流量工况水力诱导激振基本不变。