摘要：高速重载人字齿轮箱的摩擦功率损失会转换成为温升,齿面温度测量是评价齿轮箱润滑和冷却设计的重要手段。针对某人字齿轮箱中内齿圈外圆面温度的在线实时准确测量需求,提出了一种基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量方法,并分别设计搭建了相关测试试验装置。首先,分析了基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量误差的影响因素;其次,通过试验对待测齿面的发射率进行标定;最后,开展了不同转速工况下的喷油润滑齿轮表面温度测量试验,并分析了吹气压力和吹气温度对红外测温误差的影响。研究结果表明:待测齿面喷涂黑色哑光漆后的标定发射率为0.96,而红外测温光路上的光学镜片会使红外测温值低2℃左右;带有空气吹扫管的红外测温仪可以在线实时测量旋转内齿圈外圆面的温度,且红外与热电偶测温值的最大相对误差不超过7%;选择合适的空气吹扫压力和吹扫温度,可以进一步减小红外测温误差。

摘要：为应对弧齿锥齿轮二阶接触分析方法的不足与其高阶接触理论实现的复杂问题,基于ease-off拓扑曲面方程与弧齿锥齿轮齿面方程的结合以及传动误差与接触迹线和ease-off之间的解析关系,提出以传动比高阶导数和接触迹线短程曲率为高阶接触参数的离散齿面的高阶接触分析方法,并建立基于有限差分的简便计算方法。结果表明,高阶齿面的传动比高阶导数波动值分别为0.0031、0.0019与0.001,数值反映齿面形貌的全局特性;接触线短程曲率波动值分别为0.0000769、0.000586和0.000127,说明沿接触迹线的齿面接触过程的复杂性。结果不仅验证了离散齿面高阶接触分析方法的正确性与有效性,而且说明该方法降低了高阶接触参数的计算难度,为齿面全局设计提供了可能。

摘要：功率分流传动系统具有承载能力强、传动比大、结构紧凑等优点,已被广泛应用于大功率动力传输。在各支路齿轮配齿时,考虑邻接条件和传动比条件,且避免齿轮发生碰撞的前提下,消除各对齿轮啮合时产生的干涉已成为该系统设计时需考虑的关键问题之一。本文在功率六分支同轴传动构型设计基础上,提出了一种更容易判断4个齿轮啮合是否产生干涉的判断条件,并将其与变位齿轮结合,建立了六分支人字齿轮配齿方法,该方法不仅可快速计算出使齿轮啮合不产生干涉的变位系数,而且还可以得出满足传动比要求和干涉量误差的多组方案。算例结果表明,该方法得到的齿轮参数满足各项要求,为某舰船动力系统中的六分支人字齿轮传动系统的设计提供了实用的方法和理论依据。

摘要：以提高弧齿锥齿轮强度性能和减振降噪为出发点,基于TCA(Tooth contact analysis)、LTCA(Load tooth contact analysis)及局部综合法建立高重合度与低啮合转换处传动误差幅值的齿面多目标优化设计模型;利用带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化3个齿面2阶接触参数,根据目标函数重要程度从Pareto最优解集中选择最终优化解。结果表明:给定工况下,优化后的2阶参数使得弧齿锥齿轮副重合度增加了16.69%,啮合转换处传动误差幅值降低了87.33%;同时承载传动误差均值、齿面接触应力均值与大小轮齿根弯曲应力均值分别降低了11.82%、0.25%、12.32%和13.61%,改善了齿轮副的强度性能和啮合性能,实现了减振降噪的效果。

摘要：实施创新驱动发展、制造强国战略迫切需要培养大批智能制造领军人才。作为智能制造人才培养主要阵地的传统机械类专业面临大类培养诸多冲突难以协调、领军人才培育缺乏内涵引领、智能制造特性未有效融入培养过程等共性问题。本文总结出智能制造领军人才应全面培育的七项能力特质,提出“和而不同、特质引领、内生驱动”的传统机械类专业转型发展改革理念。然后,通过重塑课程体系建立多级组合式一体化柔性育人路径,通过重塑教学设计建立一体两翼式进阶化贯通育人机制,通过重塑教学资源建立双轮驱动式智能化研学育人环境,最终形成适合传统机械类专业融入智能制造大类的领军人才培养模式,并在西北工业大学机械设计制造及其自动化专业进行系统性改革实践,获得初步成效。

摘要：基于曲线型啮合线设计了一种高承载能力低滑动率新型齿轮,借助微分几何和空间啮合理论,通过预设抛物线啮合线推导新型齿轮齿廓方程,计算新型齿轮重合度和齿面滑动率.利用Matlab编程仿真齿轮加工过程,实现新型齿轮参数化高精度三维有限元网格建模.在此基础上,通过轮齿承载接触分析,深入分析安装误差、齿面修形等对新型齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力的影响.结果表明:与渐开线齿轮相比,设计的新型齿轮重合度明显提高,传动更加平稳;齿面相对滑动率降低22.9%,啮合效率提高,有效寿命延长;相同载荷下,无误差无修形工况和有误差有修形工况的新型齿轮承载能力都明显优于渐开线齿轮,特别是齿面接触应力减小高达17.0%以上.

摘要：纤维增强复合材料层合板的变刚度优化设计,通过逐点优化纤维铺角的可设计性,从而匹配结构中应力状态的空间变化,更高效地发挥纤维增强复合材料层合板在强度与刚度性能上的方向性,为设计师提供了更广阔的设计空间与设计灵活度.然而,基于梯度类算法的传统复合材料变刚度优化设计,因其设计变量众多,不可避免地在结构分析与灵敏度分析中面临大规模计算的挑战.同时,结构在概念设计阶段存在载荷工况随机性问题,如何在初始概念设计阶段,针对随机载荷工况制定高效的设计方案具有重要工程价值.近年来,随着人工智能与高性能计算的快速发展,基于传统优化获得的数据集构建端到端的机器学习模型,为实现实时的复合材料变刚度优化提供了可能.文章采用反向传播(back propagation,BP)神经网络算法,建立了基于机器学习的纤维增强复合材料变刚度优化设计方法.首先,基于正态分布纤维优化(normal distribution fiber optimization,NDFO)插值格式,构建以最小化结构柔顺度为目标的复合材料变刚度优化设计模型,考虑载荷大小与方向的随机性,获得神经网络模型训练所需的样本集数据.其次,以最小均方误差(means square error,MSE)为目标函数,采用BP神经网络模型对样本数据集进行训练.最后,建立基于皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)、均方误差的模型评价体系,对生成的神经网络模型进行评价.数值算例讨论了含圆孔MBB梁与悬臂C型梁变刚度优化设计,详细阐述了基于机器学习的复合材料变刚度优化方法的实施过程,系统地对比了所提出的基于机器学习的复合材料变刚度优化与传统基于NDFO插值格式复合材料变刚度优化设计结果在纤维铺角轨迹和目标函数的差异,验证了本方法的有效性.

摘要：由宏观骨架-细观点阵-微观表面构成的多尺度整体式结构是一类极具高性能、多功能、轻量化潜力的新型结构形式,日渐成熟的先进激光加工技术不仅极大提升了高性能结构的制造能力,也为新型复杂结构的制造提供了可能。在简要总结宏观骨架、细观点阵、微观表面设计与制造现状基础上,提出了以先进激光加工技术为制造手段的多尺度整体式结构设计方法。以中介机匣为例,采用拓扑优化技术设计了主承力骨架结构,通过在拓扑优化低密度区域或低应力区域填充可制造点阵的方式完成了轻量化点阵设计,与实壁铸造件相比减重20%以上;在流道表面设计了导流减阻微沟槽结构,采用超快激光表面刻蚀加工,仿真模拟表明微沟槽减阻效果超过10%。采用先进激光加工技术开展了多尺度整体式结构设计的应用探索,为下一代航空发动机结构研制提供了可供借鉴的新途径。

摘要：为有效提升数控加工过程中粗加工刀具的使用效率,提出一种基于数控工艺信息挖掘的型腔特征粗加工刀具序列优化决策方法。首先计算型腔特征的中轴变换表征数控加工的刀具轨迹,探究中轴变换与数控加工的映射机理;然后基于加工规则和中轴变换参数,挖掘隐含在型腔特征中的深层次数控工艺信息;最后综合考虑材料去除量和加工连续性,建立刀具序列决策的多目标优化模型,采用混合蚁群/模拟退火算法进行优化求解。实验结果表明,该方法能够高效、自动生成型腔特征最优粗加工刀具序列,提升企业数控工艺设计智能化水平。

摘要：给定由若干连边和节点组成的网络系统,为了有效、经济地提升整个网络的可靠性,一些耦合的2条连边关于整个网络失效的交互机理需要加以分析.首先,采用饱和非时齐泊松过程刻画连边的失效过程,基于组合计数的思想,导出2条连边处于4种不同状态的概率公式,并结合2条连边的联合D-谱,发展联合失效重要度的计算公式,用于分析2条连边关于网络失效的交互机理.理论分析表明,当时间t趋于0或趋于无穷大时, 2条连边的交互效果越来越微弱.然后,由于精确的计算联合失效重要度的值是NP-难问题,设计蒙特卡洛近似算法求其值.最后,提供一个路网的算例,其数值结果表明,所提出联合失效重要度计算方法能够有效地阐释2条连边关于网络失效的交互机理.