以一种新型同步阀为研究对象,应用UG软件建立了三维几何模型,借助ANSYS CFX 14.5流体分析软件,用标准紊流模型模拟了阀内部流场内流体的同步分流情况及流动状态,得到了阀内部的压力场、速度场等流体状态。对阀改进前模型的数值模拟结果表明分流精度很低,同步精度不存在理论性误差,原因是结构不合理,导致节流口面积不能补偿负载压差的影响。故对阀结构改进后,分流精度得到了较大程度的提高。所得阀内部流体的压力和速度的分布情况,为合理改变同步阀结构及节流口面积函数提供了参考依据。

针对高压调节阀使用寿命偏低的问题,以串联型的多级降压结构为基础,提出一种优化的高压差调节阀结构。采用ANSYS Fluent对阀门内部的汽蚀现象进行仿真研究,得出静压、速度、气相体积分数等一系列数据,并讨论多级降压结构对阀门性能的影响。结果表明:阀门处于小开度下,容易产生汽蚀,汽蚀部位主要位于节流孔的阀芯与阀座处;相同工况下,优化后的调节阀能够有效抵抗气蚀,从而提高阀门的使用寿命。

为了降低齿轮泵的流量脉动,提出了基于流量脉动系数的齿轮齿廓的主动设计方法。分析了基于极距和压力角函数的齿廓方程的数学描述方法,建立了基于流量脉动系数的齿轮泵中齿廓的主动设计的数学模型,给出了避免齿顶变尖和齿廓交叉的约束条件。以流量脉动系数为10%的齿轮泵为例,设计了齿轮泵的主体结构,分析了齿轮泵的基本特性,并与相同参数的渐开线齿轮泵进行了对比分析。研究结果对于缓解齿轮泵的流量脉动具有重要的理论和实践意义。

以双出杆式孔隙式粘滞阻尼器为例,在考虑介质压缩性的基础上,建立阻尼器的阻尼力计算模型。采用MATLAB-Simulink模型模拟了阻尼器在正弦位移激励信号下的运动情况,详细分析了阻尼器运行时的阻尼特性,仿真结果表明阻尼介质的体积弹性模量是影响负载-位移滞回曲线偏转的关键因素。使用阻尼器样机在不同工况下进行试验,试验结果与理论计算结果吻合良好,表明建立的阻尼力理论计算模型可以很好的预测阻尼器的力学性能,介质的可压缩性是影响滞回曲线偏转的关键因素。

根据轨道路基测试装置工作原理,建立了动压缸电液伺服压力系统AMESim模型,理论推导出该系统传递函数。针对标准差分进化算法早熟问题,构造了一种可以自动调节变异因子、变异算子和交叉因子的自适应差分进化算法。设计了基于该系统AMESim模型的参数辨识方案,进行了自适应差分进化算法与其他算法的对比仿真,验证了该算法具有良好的辨识精度和收敛性,给出了动压缸负载开环传递函数辨识参数,并通过自适应差分进化算法获得了伺服阀系统开环传递函数辨识参数。最后给出了动压缸电液伺服压力系统传函参数,通过与该系统AMESim模型对比仿真,验证了该辨识参数的有效性。

为提高磁流变先导式溢流阀的压力特性,对磁流变先导式溢流阀导阀(简称磁流变先导阀)进行结构设计和性能研究。采用圆环形和圆盘形组合式阻尼间隙,选择双激励线圈反向通电的方法,达到优化磁场结构即提高磁场利用率的目的。利用Ansoft Maxwell仿真对间隙宽度分别为0.8,1,1.2mm的3种阻尼间隙进行电磁场仿真,并确定最优阻尼间隙宽度。利用CFD仿真对磁流变先导阀的内部流场进行分析。对磁流变先导阀进行压力特性实验,实验测得单激励线圈通电、双激励线圈反向通电时,磁流变先导阀调定压力与加载电流的关系曲线。分析实验结果得出:磁流变先导阀的结构设计合理,提高了磁流变先导阀的调压能力及响应速度,调定压力与电流成正比,最后达到最大调定压力。

针对电液比例伺服系统变流量死区和变流量增益等非线性因素,对PID控制和模糊控制的控制效果进行了研究,通过设定合理的控制误差阈值实现PID控制和模糊控制的切换,提出了模糊PID复合控制。采用实验方法比较了PID控制、模糊控制和模糊PID复合控制下电液比例伺服系统空载和带载的控制效果,实验结果表明模糊PID复合控制充分发挥了PID控制和模糊控制的优越性能,既有较快的响应速度,又有较高的控制精度。

研究了阀芯和阀座上是否有倒角存在的两种不同阀口形态下,内流式锥阀阀芯所受液动力的特性。采用CFD仿真模拟的方法,分别对两种阀口形态下,阀芯在不同开度、不同流量下所受液动力进行了数值求解,并对其液压阀的压降曲线进行了比较,最后,对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明,随着阀口形态的变化,阀芯所受液动力的方向和大小都相应地发生了改变,而两者的压降几乎没有变化,对于阀芯所受液动力优化有重要指导意义,此外,由网格无关性验证结果可知仿真结果是可靠的。

为提高电液伺服系统位置控制跟踪精度,提出一种基于平整度设计方法的控制策略,该设计方法不需要对系统状态变量求导,因而,传感器测量噪声及未建模特性不会被放大,进而可以提高电液伺服系统位置跟踪精度,并且控制方法的设计过程简易;为验证提出的控制器的有效性,搭建了电液伺服系统实验台,对提出的控制策略进行了实验研究,结果证实,与反步控制器及传统的PI控制器相比,提出的控制器能更有效地提高了电液伺服系统位置跟踪精度。

为查明气液增压式打刀缸活塞易断裂的原因,通过研究打刀缸工作原理,分析断裂截面性状,推断出引起断裂的一般性受力状况,并就此类故障举出实例,以力学计算和有限元的分析方法,查明故障原因;最后,总结出打刀缸的设计缺陷。