鉴于比例溢流阀控式液压垫在冲压成形过程中存在压力超调大及调节时间长的问题,提出一种基于开/闭环切换的软溢流PID(SPID)控制器.该SPID控制器能够在保证稳态精度的前提下,显著减小压力超调并且缩短压力调节时间.考虑到电液控制系统固有的强非线性特点,以及不同压力指令和冲压速度对液压垫的压力响应带来的显著影响,提出一种软溢流模糊PID(SFPID)控制器.SFPID控制器在SPID控制器的基础上引入模糊控制器对控制参数进行在线调整,从而保证液压垫在不同的压力指令和冲压速度下都具有良好的动静态响应.仿真和实验结果都证明了SFPID控制器在液压垫压边力控制方面的有效性.

自行设计了一种超高压气动比例减压阀,该阀的先导气流引自主阀的进气口,流经压力调节腔排入主阀的排气口;以比例电磁铁作为先导级控制元件,采用电反馈闭环控制,输出压力在8～25MPa连续可调.通过建立系统的非线性数学模型,分析减压阀的动态特性及结构参数、控制器参数的影响,并利用Matlab进行了仿真.结果表明,该阀在设计压力范围内具有较好的压力特性;PI参数固定的控制器不能同时较好地满足阀在较高和较低输出压力下的控制要求;调压腔的体积是影响阀动态特性的重要因素,增大调压腔的体积是减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度最为有效的方法.

针对高压气动减压阀中滑阀式先导阀的缝隙泄漏,建立了考虑泄漏影响的数学模型,对减压阀工作条件和先导阀结构参数等影响因素进行了仿真.结果表明,降低减压阀输入压力、提高输出压力以及提高先导阀节流窗口宽度比等都能有效减少泄漏,仿真分析了泄漏对减压阀压力响应的影响,结果表明,泄漏能提高压力响应速度,但增大了压力超调且降低了压力稳定性,严重时还能导致振荡.仿真结果对于减压阀优化设计及其合理应用有较大参考价值.

利用动网格技术和滑移交界面技术，研究侧风条件下加速超车过程对车辆气动特性的影响，开展两辆厢式货车超车过程的三维瞬态数值模拟.研究结果表明:主超车和被超车的侧向力系数和横摆力矩系数均随着侧风速度的增大而增大，侧风速度越大，两车的操纵稳定性越差.与匀速超车过程相比，加速超车过程使主超车的侧向力系数增大，被超车的侧向力系数减小;加速超车过程对主超车侧向力系数的影响幅度大于被超车.通过分析匀速超车过程和加速超车过程z=1.4 m截面上的压力云图和流线图，得到2种工况下侧向力系数变化的主要原因.

对压力伺服阀的啸叫问题进行仿真与试验分析,验证了滑阀级回油液阻增大会引起伺服阀啸叫.基于机电系统分析软件AMESim建立压力伺服阀完整的仿真模型,对比分析仿真与试验的动静态特性曲线,验证仿真模型的正确性.分析滑阀级不同的回油液阻对衔铁组件中弹簧管振荡幅值的影响;剖析产生自激振荡的条件和本质原因;探究伺服阀内部振荡的传递路径.研究发现,伺服阀滑阀级回油液阻的变化,会引起力矩马达衔铁组件的自激振荡,通过合理优化滑阀阀芯回油间隙可以避免这部分伺服阀振荡啸叫;通过增大滑阀至喷嘴腔容积也可以切断振荡传递以消除伺服阀振荡啸叫.

对不同负载、不同流速下圆柱振子所受流体升力、振动位移及发电机输出电压进行测试,分析能量传递和转换过程中的流体升力和动力响应特征,以及升力系数、位移幅值、转换功率及效率随流速的变化.结果表明,位移幅值和响应频率受负载电阻的影响较小,发电机输出电压、输出功率及能量转换效率受负载电阻的影响较明显,随负载电阻的变化为非单调;当负载电阻增加到一定值时,其对升力的影响变得非常小.升力特征随约化速度的变化而变化.当约化速度小于5.0时,升力频率成分较为单一,频谱只有一个谱峰,其脉动曲线的正负幅值较对称;当约化速度大于5.0后,出现了倍频成分,使正幅值明显大于负幅值.

旋转机械设备发生滚动轴承故障的早期,受环境噪声影响,故障特征轻微.为了有效提取滚动轴承的故障信号冲击特征,以时频分析为基础,结合信息熵理论,提出一种频带多尺度复合模糊熵的故障诊断方法.与模糊熵相比,基于方差的频带多尺度复合模糊熵可以定量地表征非平稳信号的数据信息,抗干扰性强,更好地反映出不同频带分量在时间轴上的变化特性.引入自适应带通滤波器,成功实现对微弱故障的特征提取和故障识别.仿真分析和实验结果表明,提出的方法较传统滤波方法在降噪抑制方面效果更好,能够快速识别滚动轴承的冲击特征.

为了研究旋转向量(RV)减速器中非线性因素对系统动态特性的影响,以集中质量块代替各部件,以弹簧连接表述各部件间的关系,采用达朗贝尔原理和微位移思想,建立简化的5自由度纯扭转RV减速器动力学模型.对模型动力学方程进行坐标变换和无量纲化处理,并采用结合时间离散法的龙格-库塔法求解此非线性时变方程,得到系统在启动和稳定过程中各部件的动态响应曲线以及整体传动误差和对应频谱图.研究传动过程中多种非线性因素对系统动态特性的影响,并搭建RV减速器动力性能综合检测实验平台,得到在输入轴转速为10r/min,行星架负载为30Nm情况下的系统传动误差和对应频谱图.实验结果与理论结果较为一致,说明纯扭转模型建立和求解正确,为RV减速器动力学发展提供一定理论基础.

为研究新型液压执行元件双侧驱动轴向柱塞马达的扭矩脉动,在考虑配流盘三角槽和闭死角影响的前提下,推导出双侧驱动轴向柱塞马达的瞬态扭矩公式.仿真分析扭矩特性,得出不同内外排柱塞数的奇偶性、交错角、平均扭矩对双侧驱动轴向柱塞马达扭矩特性的影响.结果表明：当内外排柱塞数均为奇数时,扭矩脉动优于内外排柱塞数均为偶数;存在交错角的扭矩脉动较小,内外排柱塞数均为奇数的最优交错角为其理想周期的1/4,内外排柱塞数均为偶数的最优交错角为其理想周期的1/2;内外排平均扭矩相等有利于降低扭矩脉动率;闭死角导致双侧驱动轴向柱塞马达产生扭矩突跳,且闭死角越大,扭矩突跳越明显,但交错角能显著降低扭矩的突跳值.

为进一步降低液压升降系统的装机功率和能耗提出了一种新式的节能型液压升降系统其原理是将变转速容积调速、活塞拉缸和蓄能器作液压配重技术结合在一起构成变频驱动的闭式回路液压系统.研究了该原理在液压电梯中的典型应用给出了系统装机功率的计算公式得到了系统装机功率、蓄能器容积与蓄能器工作压力比（最低工作压力与最高工作压力之比）的关系.试验研究了在不同负载工况下电梯轿厢的速度运行性能并对比分析了该系统与阀控等系统的节能性能.结果表明采用此新型节能方案不仅能够大幅降低液压电梯系统的装机功率和能耗使系统平均总效率提高至70%而且具有良好的速度运行性能.