先进设计制造技术前沿:重要装备的可靠性保障专栏序言

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建立一个清洁、高效、安全和可持续发展的世界是全人类的共同目标.这一目标的实现,强烈依赖于制造业的发达水平.《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出深入实施制造强国战略,并指出:需坚持自主可控、安全高效,增强制造业竞争优势,推动制造业高质量发展.为了提高制造业的物质和能量转换效率,石油化工、航空航天、发电和清洁能源诸领域的重要机械装备的运行参数日趋苛刻,不断突破高温、高压、高速、高精、的传统定义.如何保证重要装备的可靠性,使其强度更高、寿命更长、重量更轻,是先进设计制造技术领域科学家和工程师难以回避的问题.
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某DCT车型在行驶过程中,发动机出现机油消耗量大的问题,并伴有加速异响问题,更换增压器后故障消除.经分析,原因是该车型增压器转速超出限值,导致主轴断裂.通过降低DCT车辆5000~6000 r/min的压比,可有效减少增压器转速问题,避免增压器断轴故障.
采用弹簧套式组合活塞、碳/陶刹车盘的某型刹车装置某批次交付试验时,出现部分产品刹车间隙不足故障,经故障排查与分析,发现故障是由刹车装置轴向挠度导致活塞调隙后出现附加行程引起的.通过增加试验时工艺垫片厚度排除了刹车装置刹车间隙不足故障,而从产品结构计算上,将活塞组件的螺盖返退至与活塞端面齐平也可以起到同样效果.刹车装置的装配间隙一般大于验收间隙,对于刚性较差的刹车装置,使用超过产品工作压力进行功能性检查或试验时,应在活塞下放入不小于刹车装置轴向挠度的钢质工艺垫片,无法预知变形大小时,允许将刹车间隙塞实.
目前轮轨磨耗模型主要分为全局模型和局部模型,全局模型以车辆轨道动力学计算结果和轮轨接触算法计算结果作为输入求解磨耗问题.而局部模型是在完全求解轮轨接触力学问题的基础上,对轮轨接触问题求解并得到接触斑内磨耗功,进而对材料磨耗量进行预测计算.然而,对于不同的车辆、线路参数配置,其轮轨接触计算结果也要重新计算,尤其是Zobory全局模型对接触磨耗深度的计算将变得更加复杂.根据Archard磨损强度模型可知,体积磨耗量与磨耗功有关,主要在于轮轨间的蠕滑和正压力.文中基于UM软件以多变量并行离散的计算方法建立了轮轨
针对固体火箭发动机总体设计过程中各设计变量耦合关系复杂、优化求解效率低等问题,以提高质量比冲I0为目标函数,建立了固体火箭发动机总体优化设计数学模型;在经典粒子群优化算法的基础上引入自适应调整惯性因子,提出了一种基于改进粒子群算法的固体火箭发动机总体设计优化方法.算例表明该方法同时兼顾了全局和局部的寻优能力,收敛速度快,可有效提高固体火箭发动机总体设计质量,具有较好的可行性和实用性.
通过对中频加热S形弯管在气力输送换向器中易产生的安装误差进行研究,分析了针对不同安装问题应采取的解决方案,对S形弯管在安装精度要求高的设备中的应用具有参考意义.
以某不锈钢双壁管零件生产为例,对不锈钢材料双壁管零件翻卷成形工艺在实际生产中出现的问题进行了分析,制定对应措施,体现在完善了零件加工要求、改进模具设计、对部分工序操作进行优化等方面,并在实际操作中进行了验证,取得了良好效果,为该类翻卷成型零件的制造提供良好的借鉴.
设计了一种具有力反馈功能的载人潜水器用水下电动夹持器.该夹持器可搭载在液压机械手末端,使得机械手具备较大有效载荷能力的同时具有水下精细作业能力.开展了电动夹持器结构设计、电动机耐压设计,并提出了控制系统的总体方案.
介绍了一种用于燃煤电厂烟气脱硫脱硝的脉冲等离子体实验装置.从工艺、结构等方面对设备进行介绍,并对其内件、喷淋等关键性部位进行描述.通过实验数据的收集及分析,发现该装置对脱硫脱硝效果明显.
航空发动机、汽车发动机的零组件常产生积碳和油垢,影响发动机性能和设备安全,故常需清洗.但现有的化学清洗技术和机械清洗技术存在操作难、污染高、效率低、易刮伤零件等缺点.为解决上述问题,提出干冰射流清洗技术,分别对发动机活塞顶部积碳和变速箱换挡盖油垢进行清洗.结果表明:发动机表面积碳在干冰射流的撞击下极易脱落,清洗效率达95%以上;油垢在干冰射流的撞击下也极易脱落,仅需约131 s的时间就可以把面积为50 cm2的油垢清除干净.因此,干冰射流清洗技术在发动机积碳和变速箱换挡盖油垢的清洗方面具有重大应用前景.
产品模块化是实现大批量定制的关键技术之一,也是工业4.0的基础,能够有效支持智能制造.传统的产品模块化方法需要依靠有经验的设计人员,需要花费大量时间.并且随着定制产品的数量越来越多,产品的变化越来越快,这种传统的方法越来越难以适应当前形势的发展需要.为了解决这些问题,提出产品模块化中的若干智能方法,包括:产品名称本体建立、产品模块划分、模块通用化和标准化、产品主结构建立等方面的智能方法,利用群体智能、大数据智能、人机协同智能等新一代人工智能技术,对大量产品模块数据、用户订单数据、设计人员使用产品模块的行为