液压四足机器人作为典型的仿生足式步行机器人,因其具有高机动性、强负载能力和运动平稳等特点而备受人们的关注。电液伺服缸作为其动力执行元件,要求具有低摩擦、良好的抗侧向负载能力和高速运动的特性。以静压支承结构液压缸导向套为研究对象,利用FLUENT软件对静压支承导向套的矩形和工字形油腔的油膜特性进行分析对比,分析了活塞杆移动速度、偏心量与油膜承载能力、摩擦力、泄漏量之间的关系以及进油流量与油膜承载能力、摩擦力和进口压力与泄漏量之间的关系,为优化静压支承结构参数提供了理论依据。

建立了轴颈存在圆度误差的滑动轴承转子系统动力学模型,基于小位移旋量(Small displacement theory,SDT)理论导出了新的广义圆度误差方程,并在Swift-Stieber边界条件下对雷诺方程进行数值求解,着重分析了基于SDT表征的圆度误差旋量参数dx对滑动轴承油膜压力、承载能力、临界转速以及稳定性的影响。研究结果表明,圆度误差旋量参数会改变最大油膜压力,而且油膜压力会随着旋量参数的增大而增大;此外,轴颈圆度误差的存在会在一定程度上有利于滑动轴承转子系统的承载能力及稳定性,且随着圆度误差旋量参数的增大,其促进作用更加明显;其中,当偏心率ε<0.8时,轴颈圆度误差对系统承载能力的影响更加明显,当Sommerfeld数S>0.6时,轴颈圆度误差对稳定性的影响较小;同时,系统的临界转速也会随着旋量参数的增大而增大,特别是在偏心率ε>0.6时,增大现象更加明显。

针对柱塞副油膜超薄、易破坏进而加速柱塞副磨损失效的问题,将黏温-黏压效应考虑在内后,建立了油膜热-流耦合模型。开展了对不同柱塞腔入口油温下柱塞副油膜特性的分析,建立了入口油温与整体油温、油膜厚度之间的关系;使用有限体积法离散雷诺方程和能量方程,结合周期性三对角循环算法对离散方程进行了求解;随后,在一种360°油膜特性试验台上,对柱塞副油膜3个区域内的温度及偏心量进行了测量。研究结果表明:在入口端和出口端,柱塞副油膜温度整体变化较为平缓,但有微小凸峰的存在,在中段整体呈“线性”上升;柱塞副最小油膜厚度随温度上升而变薄,且处于排油区时,变化更为明显;当油温超过45℃时,油膜热平衡被破坏,最小油膜厚度急剧减小。

滑靴副作为高压轴向柱塞泵三大摩擦副之一,运动及受力情况最为复杂,不仅存在较大的功率损失,且作为易损部位极易导致烧盘及滑靴结构变形失效,对柱塞泵性能具有重要影响。以煤机装备用斜盘式高压柱塞泵滑靴副为研究对象,利用MATLAB软件数值计算得出间隙油膜全周期压力场及厚度场变化规律。

在径向柱塞泵设计中,滑靴作为关键部件,连接动子与定子。滑靴既影响柱塞泵的机械效率,又影响柱塞泵的容积效率,是柱塞泵设计中的重中之重。因此,滑靴设计既要求耐磨性能好,又需要保证配合面的密封性。采用剩余压紧力设计方法对45 MPa径向柱塞泵的滑靴开展结构设计,并基于Fluent分析方法对其密封性和油膜特性进行了分析,获得一种耐磨性和密封性均比较好的设计方案。

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。

多维振动试验系统在航天、航空领域有着广泛应用,可以为航空、航天产品提供3个方向的激振力,能够更加真实地模拟试件振动环境,系统中解耦装置的性能对整体系统性能有着重要影响。基于静压技术指标要求对平面静压解耦装置结构展开了设计与研究,通过理论计算方法设计了一套平面静压解耦装置,并对该装置进行了油膜性能测试以及动态性能测试,测试结果达到技术指标要求,为多维振动试验系统的液压解耦装置结构设计提供了理论依据。

为了分析柱塞副偏心状态对油膜特性的影响,采用动压支承理论和数值模拟方法,研究在不同柱塞腔压力和缸体转速时柱塞副油膜形态及其变化规律,采用寿命试验台测试液压泵试验件并与理论结果进行对比验证.结果表明：柱塞偏心状态下,柱塞副油膜出现最小厚度值,油膜内部压力高于柱塞腔压力;压油区油膜厚度随压力增加而线性增加,随转速增加而减小,但转速越大,油膜厚度减少量越小,柱塞转过90°时油膜厚度达到最小值;吸油区最小油膜厚度几乎不随转速变化,且吸油区最小油膜厚度小于压油区油膜厚度;柱塞副最小油膜厚度出现位置与斜盘摩擦力方向一致.

分析影响动静压轴承特性的因素，使用计算流体动力学软件FLUENT对液体动静压轴承的特性进行研究，得到动静压轴承压力场及温度场的分布，并进一步分析其特性与各影响因素的关系。

从定量研究航空液压泵环境工况参数与寿命之间关系的需求出发，介绍了影响航空液压泵寿命的因素与磨损寿命定量关系研究的方法。温度提升对于泵寿命的影响主要在于改变摩擦副油膜特性，从而劣化其润滑摩擦状况，加速磨损。分别介绍了基于试验、解析和数值方法对摩擦副油膜特性的研究成果，并对比分析了各种方法的优点和局限性。针对使用流体一固体一热耦合模型的油膜特性分析方法进行了详细说明。最后，对现有的基于油膜特性分析的磨损寿命估计方法、加速寿命试验方法，寿命模型的校核和验证方法进行了总结。