为提高锻件性能和材料利用率,研究了锻造液压机的工作原理,并建立其数学模型,采用频域分析方法,研究负载刚度对力控系统特性的影响。利用AMESim与MATLAB/Simulink建立协同仿真平台,分析系统动态性能,同时分别引入PID控制器、积分分离控制器以及模糊PID控制器分析研究其对于0.6MN自由锻造液压机力闭环控制性能的影响,并通过实验验证仿真结果的正确性。

承受加速度载荷激励的管路应力分析是飞机液压管路设计重点考虑的问题之一。基于响应谱分析方法,研究航空液压管路在加速度载荷作用下的应力响应规律。采用“梁”模型建立两端固支液压管路的动力学数学模型,求解其固有频率;建立其有限元模型进行模态分析,得到管路固有频率。通过锤击实验验证了动力学模型和有限元模型的准确性。以加速度为载荷,对弹支管路进行响应谱分析,发现最大应力出现在管路支承位置,在此基础上,改变管路承受的加速度载荷和支撑刚度,仿真结果表明最大应力值与加速度大小成线性关系,与支撑刚度成非线性关系。

基于粒子图像测速技术（PIV）建立了带有刀尖角容腔的直角转弯流道流场的数值计算模型,并进行三维流场仿真。通过将数值计算得到的典型涡系结构与实验结果进行对比,考察了工程上常用的7种湍流模型对带有刀尖角容腔直角转弯流场的预测性能。通过定义权重误差K,筛选出S-A模型作为基础湍流模型并对其进行了参数修正。结果表明,当S-A模型Cb1取值从默认值0.1355修正为0.17时,出流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值上升25.0%,入流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值下降34.7%,修正后的S-A湍流模型对两种直角转弯流场的综合预测精度有所提高。运用筛选修正后的S-A湍流模型分析了4种典型直角转弯流道的内流特性,结果表明圆弧过渡直角转弯流道相比于带有刀尖角容腔的转弯流道具有更小的压力损失。

水压机通过主分配器中的插装式进水阀芯控制着进入压机高压水的流量，其流量一位移特性对水压机的动态特性、控制精度及锻造效率有重要影响。对最常用的插装式进水阀芯进行研究，综合了数学建模、Fluent三维流场分析、Matlab数值计算方法，优化其流量-位移非线性特性，并分析优化取得的结果对阀芯内流体压力场及速度场的影响。结果表明，所取得的优化结果能够使插装式进水阀芯的流量-位移特性逼近线性状态，同时使其压力场和速度场分布更为均匀。为通用水压机插装式进水阀芯流量-位移特性优化研究提供了新的理论和技术手段。

设计了一种基于虚拟仪器的自适应型蓄能器性能测试系统。针对于参数自适应蓄能器，其工作参数及结构参数均可根据系统工况变化而改变，完成了一套基于虚拟仪器、DSP技术的自动化测试系统设计。介绍了系统的设计原理、硬件组成及软件组成。实验结果表明，该测试系统能方便、准确地完成测试任务。

流量脉动是衡量柱塞泵性能的重要指标之一,测试系统较为复杂,采用理论手段准确分析柱塞泵流量脉动成为专家研究的热点。针对柱塞泵内部流动状态比较复杂且其内部流场模拟没有通用湍流模型的情况,建立单柱塞-配流盘结构的机理模型,分别采用标准k-?模型、Realizablek-?模型、RNGk-?模型、标准k-ω模型、S-A模型和层流模型对单柱塞-配流盘机理模型进行三维数值模拟,并与PIV试验结果进行对比分析。通过分析其涡系形态、流速、入射角度、压降及流量等特征,确定柱塞泵单柱塞-配流盘机理模型数值模拟最佳湍流模型。对模拟效果较好的标准k-?模型进行系数修正,进一步提高模拟精度,得到的计算模型为柱塞泵流量分析提供了理论基础。

本文研究了典型液压集成块中具有不同刀尖角容腔的直角流道的流场特征。搭建了低速可视化试验台,采用2D-PIV技术测量了具有不同刀尖角容腔结构的直角流道流场。建立了全三维数值模型并开展数值模拟研究,通过与粒子图像测量(PIV)测量结果进行比较,比较了七种湍流模型在流场预测中的准确性。通过定义权重误差函数K,筛选出S–A模型作为合适的湍流模型。通过3因素3水平响应面数值试验,研究了流道连接类型、容腔直径和容腔长径比对压力损失的影响。结果表明,Box-Benhnken Design(BBD)模型可以准确预测总压力损失。最优模型是II型流道连接,直径为14.64mm,容腔长径比为67.53%,总压力损失相对于最差模型可下降11.15%。如能进一步采用圆弧型直角转弯流道,总压力损失可降低64.75%,这为液压集成块流道优化设计提供了新的方向。

建立四足仿生机器人液压驱动单元数学模型，给出可描述液压驱动单元动态特性的时域和频域表达式，通过特定工况下液压驱动单元位移阶跃响应的仿真曲线与试验曲线对比，验证数学模型在该工况下的准确性。基于液压驱动单元状态方程，建立液压驱动单元轨迹灵敏度模型，通过求解液压驱动单元的位移阶跃响应对应其结构参数、工作参数及PID控制器增益的灵敏度函数曲线，研究液压驱动单元参数对其输出特性的影响，并以参数变化引起输出变化百分比为衡量指标，分析各参数变化对输出特性影响程度的大小，从而给出影响其稳态特性和动态特性的主要影响参数和次要影响参数，上述分析结论为四足仿生机器人液压驱动单元结构改进设计和控制器参数优化奠定理论基础。