在煤矿、食品和水下等应用中，低速大扭矩高水基液压马达具有高比功率和介质友好性的优点。但目前高水基液压马达仍保持液压油马达的配流结构不变，仅替换工作介质，将液压油替代为高水基乳化液。然而，传统配流盘结构使用弹簧力压紧，保证密封，但在低速、高压和高水基工况下，配流盘磨损严重，从而产生严重泄漏。针对高水基乳化液驱动系统，文中提出了一种由阀、轴承和五星轮组成的阀配流机构，马达的进排液过程通过配流阀控制，而配流阀的启闭由五星轮驱动控制；然后，对比分析了偏心轮、凸轮和五星轮配流机构的配流规律及优缺点，发现五星轮配流结构可减小顶杆应力集中并解决了顶杆自旋卡紧现象；最后，利用AMESim仿真验证了五星轮配流结构的优越性，还制备了样机并进行性能实验。结果表明：在不同转速（10~90 r/min）和压力（5~21 MPa）下，柱塞腔内的压力可迅速建立；与传统配流盘机构相比，21 MPa、90 r/min高水基工况下阀配流机构的泄漏量仅为0.15 mL/min，显著提高了马达容积效率。

调节阀流道内流动状态直接影响其服役寿命和系统工作稳定性，为了探究调节阀内部三维流场的分布特性，通过二维粒子图像测速（2D-PIV）装置获取三维坐标系下不同切面的流场特征，利用插值计算其余节点的流场信息，实现调节阀流场的三维重构。实验结果表明：三维重构速度场与二维速度场整体呈一致趋势，油液在调节阀节流口处由于节流效应形成对冲射流，射流汇合后在阀芯头部下游形成高速的整体喷射；阀芯顶端区域由于两侧冲击射流的合并会产生一定的油液回流现象；整体流道速度随着拍摄平面外移均呈逐步下降的趋势，上游流道速度平稳下降到一定值后保持稳定，节流口附近速度呈先升高后下降的趋势且变化幅度较大，壁面阻力以及剪切力的存在使得近壁面速度保持平稳。下游区域速度呈同心圆分布，从湍流变为有序流动。仿真结果表明，三维重构流场与理论计算结果基本一致，最大重构误差为9.5%，出现在节流口处的高速流区域。实验重构结果与仿真重构结果具有高度相似性，流动平缓区域的重构精度较高。本研究可为优化调节阀结构和改善空蚀性能提供参考，也可为微小流道三维流场测量提供借鉴。

导电滑环刷丝的工作性能对卫星的整体能源安全与在轨寿命有着至关重要的影响。为了保证信号和电流的实时传递，需要对刷丝角度进行控制。本研究通过有限元法的理论分析，建立了电刷板和刷丝的三维模型；结合显式动力学和隐式静力学的有限元模拟方法，确定了刷丝最佳的角度成型方式，完成了刷丝角度成型与回弹的有限元模拟；提出了一种基于有限元针对刷丝角度回弹过程的测量方法，并对刷丝回弹角的仿真值与理论值进行了对比分析。结果表明：与单侧偏转板和双侧短夹持板相比，双侧长夹持板对刷丝角度成型的作用方式最佳；刷丝的回弹角度与成型角度呈正相关，刷丝的成型角度越大，刷丝成型后的回弹变形值越大；刷丝成型角度在120°以上时，由于残余应力过大，所以刷丝材料很可能发生破坏。为了防止刷丝在发生弹塑性变形时其材料左侧根部发生破坏，应将夹持板左侧夹紧面尽量贴近刷丝左侧根部位置，对刷丝根部增加约束，以保证刷丝角度成型的质量；刷丝回弹角度的最大相对误差约为2°，但平均误差值在1°左右，总体回弹趋势基本一致，可以很好地表示出刷丝回弹角度的变化规律。

循环式行星滚柱丝杠副作为行星滚柱丝杠副的衍生机构，是一种通过多个沟槽状滚柱与丝杠、螺母螺纹啮合的传动机构。为了研究循环式行星滚柱丝杠副的随机振动疲劳特性，文中基于疲劳失效理论，建立了该传动机构的有限元模型，并进行了动力学分析和疲劳寿命预测。首先，根据材料应力-循环寿命（S-N）曲线和Miner线性疲劳累积损伤理论，利用疲劳分析软件对循环式行星滚柱丝杠副进行疲劳分析，得到了接触区域的疲劳结果云图和各节点的损伤值；然后，基于建立的4种疲劳寿命预测模型，将得到的解析解与仿真损伤值进行对比。结果表明：循环式行星滚柱丝杠副在3 960 Hz下引发的共振对其结构造成的损伤最大；循环式行星滚柱丝杠副在相同激励频率条件下的最大接触应力和最小疲劳寿命的区域相同；循环式行星滚柱丝杠副谐响应分析应力峰值和疲劳分析功率谱密度峰值的对应频率相同。该研究可为循环式行星滚柱丝杠副设计与抗疲劳优化提供理论指导。

在低速大扭矩内曲线液压马达工作转速朝着极低转速（最低可达0.2 r/min）发展时，其核心摩擦副之一的滚柱-柱塞副由于低转速时难以建立润滑油膜而极易导致摩擦副磨损失效。因此，在滚柱-柱塞副之间通常设置钢背-铜粉-自润滑材料的三层轴瓦结构，以提高摩擦副的低速润滑能力。但内曲线液压马达通常需要承受较大负载，如何设计高承载能力的三层复合轴瓦成为内曲线液压马达设计的难点。三层复合轴瓦各层材料的厚度分配会直接影响轴瓦受载下的最大应力，进而影响内曲线液压马达的承载能力和使用寿命。为探究三层轴瓦各层厚度对复合轴瓦整体承载能力的影响规律，文中对三层复合轴瓦进行受力分析，得到了三层材料厚度与自润滑层最大等效应力的映射规律，提出了一种适用于内曲线液压马达滚柱-柱塞副的低应力三层复合自润滑轴瓦厚度分配方案，并针对一款最大工作压力为31.5 MPa的内曲线液压马达设计了三层轴瓦厚度分配方案（其自润滑层厚度为0.2 mm、铜粉层厚度为0.3 mm、钢背层厚度为1.0 mm），将采用该方案的三层复合轴瓦安装在液压马达上进行了马达性能测试。试验结果表明，该厚度分配下轴瓦承载能力满足内曲线液压马达最大工作压力的要求。

螺纹副和齿轮副同步啮合是行星滚柱丝杠传动的典型特征。为揭示齿轮副啮合激励以及滚柱绕丝杠轴线公转产生的惯性力导致螺纹副动载荷波动的规律，文中提出了一种考虑惯性力和齿轮副啮合激励的螺纹副动载荷分布计算方法。首先，根据圆柱碰撞理论、能量法和时变弹簧模型分别求解齿轮副啮入激励和时变啮合刚度激励，基于行星滚柱丝杠螺旋曲面方程求解滚柱-丝杠及滚柱-螺母接触侧静态接触力；然后，以滚柱为研究对象进行受力分析，依据螺纹副变形协调条件获得考虑齿轮副啮合激励的螺纹副动载荷分布规律，并与螺纹副动态接触有限元模型的计算结果进行对比，以验证理论模型的正确性；最后，分析惯性力及齿轮副啮合激励对螺纹副动态接触力大小及动载荷分布的影响。结果表明：惯性力导致滚柱-螺母侧的动态接触力大于滚柱-丝杠侧；考虑齿轮副啮合激励时，滚柱-丝杠侧的螺纹接触力随着螺纹数量的增大而减小，而滚柱-螺母侧的螺纹接触力随着螺纹数量的增大而增大；齿轮副啮合激励导致滚柱-丝杠及滚柱-螺母侧的螺纹接触力随着时间的变化发生相同规律的波动。