行星滚柱丝杠副运动和力的传递是通过多个滚柱在丝杠和螺母之间的行星运动以及螺旋曲面的相互啮合来实现的。文中基于丝杠、螺母和滚柱的空间螺旋曲面特征，采用相应的参数方程建立了行星滚柱丝杠副的运动学分析模型；根据连续相切原理得到了接触点位置，再由接触点的运动特性推导了行星滚柱丝杠副的结构参数关系。在此基础上，模拟了丝杠、螺母和滚柱的空间运动轨迹，进一步得到了零件螺纹牙上的应力循环规律，并对行星滚柱丝杠副的工作寿命进行预测。结果表明：丝杠与滚柱在接触点处具有相对速度，螺母与滚柱的接触点为速度瞬心；滚柱与螺母上每个具体接触点承受着稳定的脉动循环接触应力的作用，而丝杠上每个具体接触点承受着周期性变幅循环接触应力的作用。

以二级行星滚柱丝杠为研究对象，补充了二级行星滚柱丝杠参数设计所需的强度条件和压杆稳定性要求，基于二级行星滚柱丝杠的运动原理，提出了各级滚柱自转与公转角速度、各级螺母直线位移与轴向移动速度的理论计算方法。根据设计参数建立了二级行星滚柱丝杠的三维模型，并基于ADAMS软件建立了二级行星滚柱丝杠多体动力学仿真模型。将理论值与ADAMS仿真分析结果进行对比，相对误差均在可接受范围内，验证了二级行星滚柱丝杠参数匹配的合理性和理论计算方法的准确性。

浮力调节装置可用于无人潜航器的浮力控制，使其节能地实现上浮、下潜或悬停等功能。文中基于5级缸结构设计了一款大容积高精度的液压油容积式浮力调节装置，通过位移传感器监控活塞位置并对多级缸伸缩特性进行假设，得到了浮力分段解算方法和最大可能误差范围；通过样机研制与试验，验证了多级缸在磨合后趋于伸缩特性假设的事实，同时对浮力分段解算方法进行了优化拟合，大幅提高了该浮力调节装置的精度。试验证明，文中样机可以满足0~80L浮力连续可调、1L最小调节步长、综合调节精度不低于0.5%FS的指标要求。

多分支管路合流分流结构能有效降低管路密度，提升空间利用率，但不合理的结构设计容易造成过大的压力损失、过大的流量分配差异。文中提出了一种多分支管路合流分流最优化设计的数值方法，利用参数化分析法研究了雷诺数、出入口面积比、公共腔室末端封闭腔长度、分支管间距以及分支管数量等参数对流量分配、压力损失的影响规律。结果表明：合流腔存在压力恢复区，其对各支路的流量分配及压力损失存在影响；雷诺数对流量分配存在影响，增大雷诺数会增加压力损失、增大流量分配差异；公共腔室末端封闭腔长度对流量分配、压力损失的影响可忽略；出入口面积比、分支管间距、分支管数量与流量分配、压力损失存在重要关联，管路结构的优化设计中需综合考虑这些因素。文中结果可用于指导多分支管路合流分流结构的最优化设计。

为了实现复杂生物危害现场病原体的快速侦检，需要制备多样化的生物样品，建立多模态生物光谱数据库，最终实现有针对性的危害病原体快速灭活。其中，雾化喷嘴的设计是制备高质量生物样品的关键技术。该技术可以将液体生物样品雾化成细小雾滴，再通过低温冷冻+升华作用形成生物样品颗粒。通过空气辅助雾化喷嘴的优化设计，可以在不损害生物活性的低流量、低压力条件下，获得微小且均匀的雾化液滴。文中采用RANS+DDM方法对喷雾场进行模拟，对空气辅助雾化喷嘴在常温和低温加热条件下的雾化特性进行了分析模拟。同时，采用LES+VOF方法对近喷孔区域气体旋流对液体射流的扰流作用进行了模拟，分析了射流的雾化机理。最后，使用空气动力学粒度仪对空气辅助雾化喷嘴的雾化效果进行了测试，结果证明：喷嘴的雾化效果良好，可实现平均粒子直径约1μm的超细雾化；通过低温喷雾冷冻干燥制备的生物样品质量达到了设计要求，可以有效地实现大批量生物气溶胶样品的制备，提升生物危害现场病原体的侦检及防御能力。

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题，采用磁流变 液作为微型磁控机器人的驱动材料，设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器 人。根据磁流变液的流变机理，分析磁性颗粒在磁场中的力学关系，建立球形磁控机器 人的动力学模型并进行仿真分析。搭建机器人运动图像获取系统，并利用霍夫变换圆检 测算法计算该机器人的位移。最后，制作机器人样机并在具有空间磁场的实验平台中进 行运动测试。结果表明，基于磁流变液的球形磁控机器人易于控制并且运动稳定、 可靠。

磁流变阻尼器是一种智能半主动减振装置，具有良好的应用前景。但磁流变阻 尼器多以剪切阀为工作模式，此类型阻尼器应用于如液压机械腿、压机调平等力重比较 大场合时，因结构尺寸限制其输出阻尼力不足，使得减振效果不佳。文中针对此问题研 究了一种剪切挤压混合模式磁流变阻尼器，并采用全通道式磁路结构代替传统磁路结 构，以增大阻尼器最大出力和动态范围。本研究对新型磁流变阻尼器进行结构设计、原 理分析，对其进行力学模型的建立、磁场仿真以及结构优化，并通过制作阻尼器样机进 行了试验，结果证明了新型磁流变阻尼器的优越性。由以上试验及仿真得出: 新型磁流 变阻尼器在剪切阀式下阻尼力最大可达 1 065 N，在挤压式下最大可达 4 939 N，尤其是 当活塞线圈通入反向电流时，新型阻尼器在活塞阻尼通道的磁感应强度都在 0. 2 T 以 上，而传统阻尼器的磁感应强度只有近 40% 达到 0. 2 T; 当通入同向电流时，新型阻尼 器在活塞阻尼通道的磁感应强度超过 80% 达到 0. 3 T，而传统阻尼器只有近 40% 达到 0. 3 T。对比于传统磁流变阻尼器，剪切挤压混合模式磁流变阻尼器具有更大的出力值 以及更高的动力可调系数。 

以电磁理论为基础，建立阻尼连续可调 ( CDC) 减振器先导阀电磁场和电磁力 数学模型，基于磁路分析选用合适的先导阀材料，通过仿真得到先导阀的磁场分布情 况，验证材料选用的合理性。仿真分析各个结构参数对电磁力的影响规律，利用方差分 析法获得对电磁力影响较大的先导阀结构参数，进一步利用正交试验法针对所选取的参 数进行协同优化，获得优化参数组合方案。结果表明，当 D2 = 12. 6 mm、δ4 = 0. 25 mm、 L2 = 4 mm 时，电磁铁具有较优的恒力特性。

液压阀口节流升温不仅会造成能量损失，而且会引发热变形，造成滑阀滞卡， 影响液压机械的稳定性甚至安全性。深入研究阀口温度分布是准确预测热变形的前提。 本研究将微小热电偶嵌入简化的平面阀口，测量了阀口开度 x 在 1 ～ 3 mm、入口压力 pin 在 0. 5 ～ 3. 0 MPa 范围内、阀口节流过程中的壁面温度分布。实验表明: 阀口节流升温 速度随压差增大而增大，x = 2 mm，pin = 3. 0 MPa 时，初始升温速度可达到 0. 79℃ /min; 节流作用下的阀口温度分布不均匀，阀口开度较小时温度梯度对压差较为敏感，x = 1 mm、pin = 3. 0 MPa 时，阀口壁面的最大温差可达到 7. 86 ℃ ; 阀口尖角部位通常会产 生明显的局部高温，在 3. 0 MPa 下升温 110 min 可达到 72. 9 ℃，但是在大开度或大压差 情况下，阀口竖直壁面亦会产生局部高温。针对这一现象，结合 ANSYS Fluent 软件中 的 Fluid-solid-heat coupling 模块和 Mixture 多相流模型进行了综合分析，结果表明涡流和 空化对阀口壁面的温度分布具有显著影响。 

柱塞泵是工程机械液压系统的动力源和关键元件，其运行状态与服役性能直接 影响着工程机械的施工质量和运营安全。本研究针对柱塞泵工作条件恶劣、常处于变载 荷工况的特点，基于柱塞泵的虚拟样机模型，对其不同负载、不同程度滑靴松动故障状 态的动力学行为进行了仿真分析，提出了一种变载荷工况故障诊断方法。该方法首先采 集柱塞泵的轴向振动信号，然后将振动信号划分成若干相等的分段信号，再计算分段信 号的均方根值，最后基于均方根值趋势线的梯度检测滑靴松动故障。试验结果表明，该 方法可以进行工程机械柱塞泵变载荷工况下滑靴松动故障的有效检测。

柱塞马达配流副摩擦润滑特性对其工作性能和稳定性具有重要影响。本研究考 虑带表面纹理的辅助支撑带的油膜压力分布与力矩作用，建立了配流副油膜动力学模 型，分析在不同工作压力、工作转速和斜盘倾角下配流副流量泄漏以及摩擦损耗的变化 规律。结果表明: 柱塞马达配流副泄漏流量随转速增加呈近线性增长，且增长速率随压 力升高而下降; 而油膜粘性摩擦转矩随转速、压力增加而增大，且随转速增加呈近线性 增长; 泄漏流量和中心膜厚随斜盘倾角增大均呈现下降趋势，而摩擦转矩随倾角增大而 增大。

首先叙述了轴向柱塞泵的发展背景和研究意义，指出了摩擦副是制约轴向柱塞 泵发展的关键因素。概述了国内外关于轴向柱塞泵摩擦副的研究现状，总结了目前轴向 柱塞泵摩擦副研究存在的问题。介绍了液 － 磁复合支撑 ( HMCS) 的技术背景、原理、 发展概况以及在轴向柱塞泵中的应用前景，说明了该技术在柱塞泵中的成功应用能够解 决传统柱塞泵技术中难以克服的问题。最后对实现轴向柱塞泵液 － 磁复合支撑所需解决 的关键技术和研究难点进行了展望，总结了有助于攻克关键技术的相关研究成果。液 － 磁复合支撑对于轴向柱塞泵的高可靠性和低黏度介质的适用性拓展具有非常重要的理论 研究意义和实际应用价值。