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时变负载下行星滚柱丝杠性能退化测试研究

组合机床与自动化加工技术 2025年第03期 67-72页

作者：陈魁赵永胜豆永强北京工业大学机械与能源工程学院北京精密机电控制设备研究所

为了探究时变载荷对行星滚柱丝杠的承载性能和传动精度退化的影响，提出了一种时变载荷下行星滚柱丝杠性能退化的测试方法。搭建了行星滚柱丝杠的性能测试装置，设计了补偿行星滚柱丝杠加载测试装置由于驱动链和加载链同轴度误差造成的... 详细信息

为了探究时变载荷对行星滚柱丝杠的承载性能和传动精度退化的影响，提出了一种时变载荷下行星滚柱丝杠性能退化的测试方法。搭建了行星滚柱丝杠的性能测试装置，设计了补偿行星滚柱丝杠加载测试装置由于驱动链和加载链同轴度误差造成的倾覆力矩影响的连接结构，并对行星滚柱丝杠传动精度测试装置进行了误差校正。进行了时变工况下行星滚柱丝杠的性能退化测试，对比分析了行星滚柱丝杠传动精度在带载测试和空载测试时的不同。根据测试的结果将行星滚柱丝杠性能退化分为3个阶段：正常退化阶段、加速退化阶段和失效阶段。为行星滚柱丝杠的动态性能测试提供了技术支撑。

关键词：行星滚柱丝杠测试方法时变载荷误差校准性能退化

基于数字孪生的模块化生产系统实践教学平台设计与实现

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实验技术与管理 2024年第3期41卷 244-250页

作者：孙树文丁家旺董明杰黄超北京工业大学机械与能源工程学院先进制造技术北京市重点实验室北京100124

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件... 详细信息

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件在环调试等实训环节;验证了MPS实践教学平台设计方案的可行性;制定了新的教学框架及详细的实训内容和考核方案。最后,将实训内容与大学生竞赛相结合,提高了学生对智能制造、工业生产的认知能力和实践动手能力。

关键词：智能制造模块化生产系统数字孪生实践教学平台虚拟调试

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形状记忆合金弹热效应研究进展

材料导报 2018年第17期32卷 3033-3040,3059页

作者：袁勃曾磊钱明芳张学习耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

传统的气体压缩制冷技术已不能满足人类对环保节能的要求,新型制冷技术的开发近年来受到了越来越多的关注。与传统气体压缩制冷技术相比,固体制冷技术效率高、对环境友好,引起材料科学界的广泛关注。其原理是通过改变材料的外场环境,如... 详细信息

传统的气体压缩制冷技术已不能满足人类对环保节能的要求,新型制冷技术的开发近年来受到了越来越多的关注。与传统气体压缩制冷技术相比,固体制冷技术效率高、对环境友好,引起材料科学界的广泛关注。其原理是通过改变材料的外场环境,如磁场、电场或应力场,使材料的性质(结构、磁矩等)发生改变,从而产生各种热效应,即磁热效应、电热效应、机械热效应(弹热效应、压热效应)。研发具有高的热效应、宽的工作温度范围和性能稳定的室温固体制冷材料是提升固态制冷技术的关键。其中,利用形状记忆合金(SMAs)在单轴循环应力下诱发的弹热效应制冷是目前最有前景的固体制冷技术之一。弹热效应(Elastocaloric effect,eCE)是利用形状记忆合金马氏体相变过程中产生的潜热,在应力诱发马氏体相变和逆相变过程中,材料放出和吸收相变潜热,借助制冷循环装置即可实现固体制冷。在研究过程中,弹热制冷展现出很多优点,如大而可逆的绝热温变、简单的应力驱动方式、超宽的温度适用范围等。但现阶段发现的弹热材料也存在疲劳寿命短、滞后损耗大和应变分布不均匀等问题。2014年,美国能源部将弹热制冷列为17种替代气体压缩制冷的新技术之首,推荐为最有希望发展的固体制冷模式。近年来,科学家在室温附近诸多形状记忆合金的马氏体相变及其他材料的固态相变中测量出巨大的弹热效应,如Cu-Zn-Al、TiNi-(Cu)、Fe-Pd、Ni-Mn-Sn-(Cu)、Ni-Mn-In-Co等。衡量弹热效应大小的参数主要有绝热温变ΔTad和等温熵变ΔSiso,可以通过直接或间接的方法获得。利用形状记忆合金的应力-应变曲线和麦克斯韦方程可以计算材料的等温熵变ΔSiso,间接地表征弹热效应的大小。而鉴于弹热效应驱动方式简单,更简便的衡量方法是直接测量绝热温变ΔTad,即使用精密的测温设备测量材料相变前后的温度。这种方法不仅可以表征弹热效应的大小,还能了解其热效应产生过程中的细节,如弹热过程中材料温度变化的位置、趋势等。本文综述了传统记忆合金(Cu基、Ni-Ti基、Fe基)和新型铁磁性记忆合金(主要是Ni-Mn基)弹热效应的研究进展,分析了不同类型记忆合金在弹热制冷方面的优缺点,最后对弹热制冷材料的发展进行了展望。

关键词：弹热效应形状记忆合金马氏体相变超弹性 Ni-Ti合金 Ni-Mn-Ga合金

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电流体动力学传导泵研究进展

中国科学：技术科学 2022年第11期52卷 1623-1648页

作者：杜中林吴健黄俊宇王琦哈尔滨工业大学能源科学与工程学院空天热物理工信部重点实验室哈尔滨150001

本文介绍了一种新兴的流体流动生成与控制技术——电流体动力学传导泵(电导泵).该种泵是基于电场与介电液体直接相互作用的一类非机械泵.库仑力为泵驱动力,自由电荷来源于液体中杂质或弱电解质的解离过程.除了拥有电流体泵的普遍优点(... 详细信息

本文介绍了一种新兴的流体流动生成与控制技术——电流体动力学传导泵(电导泵).该种泵是基于电场与介电液体直接相互作用的一类非机械泵.库仑力为泵驱动力,自由电荷来源于液体中杂质或弱电解质的解离过程.除了拥有电流体泵的普遍优点(如可通过电场实现智能主动控制、无机械运动部件、设计简单、重量轻、适用于低重力空间等特殊环境、能耗低等),电导泵还具有性能稳定、工作寿命长等独特优势.除了流量调控、传热强化和增强混合等传统应用,近年来电导泵在微型机器人驱动、可穿戴设备、机电一体化(制动器)等领域获得多种创新应用.目前,国外电导泵技术已从宏观尺度单相流体逐步发展到微尺度多相流研究,并开始在低重力环境在轨进行测试,有望应用于未来航天器空间热管理等领域.国内对电流体动力学的研究起步较晚,缺少电导泵相关的研究.因此,本文从电导泵工作原理、理论模型、数理方程、研究现状和前沿进展等方面进行了总结,并对未来发展进行了展望.

关键词：电流体动力学电导泵介电液体库仑力散热系统

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带气膜孔的失谐整体叶盘的模态研究

机械科学与技术 2019年第3期38卷 487-492页

作者：白斌张伟李超白广忱河北工业大学机械工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 北京工业大学机械工程与电子应用学院北京100124 北京工业大学非线性振动与机械结构强度北京市重点实验室北京100124 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机的计算效率与模拟的准确性,对经典混合界面子结构模态综合法(HISCMSM)进行改进,采用改进的HISCMSM建立了带气膜孔的失谐整体叶盘的有限元模型(FEM)并对其进行了模态分析,与高保真有限元模型方法(F... 详细信息

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机的计算效率与模拟的准确性,对经典混合界面子结构模态综合法(HISCMSM)进行改进,采用改进的HISCMSM建立了带气膜孔的失谐整体叶盘的有限元模型(FEM)并对其进行了模态分析,与高保真有限元模型方法(Finite element model method,FEMM)相比,相对误差≤0.79%,比整体高保真FEMM和经典的HICMSM计算效率分别提高31.01%～55.78%,0.89%～5.45%,研究中考虑了气膜孔的影响,发现气膜孔使得叶盘的模态频率降低,其中气膜孔的大小使得模态频率先减小后增大再减小,气膜孔的排列及角度的改变对叶盘模态频率的影响不大,而气膜孔数对其影响较大。为叶盘结构的设计提供了一定指导意义,为下一步的动力响应研究奠定了基础。

关键词：改进混合界面子结构模态综合法气膜孔失谐叶盘模态频率

车用有机朗肯循环(ORC)余热回收技术发展动态

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北京工业大学学报 2019年第11期45卷 1115-1124页

作者：张红光赵蕊田亚明杨宇鑫北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京102206

有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收技术能够将车用发动机排气余热能高效转化为机械能或电能输出,从而有效提高发动机效率.针对当前车用ORC余热回收技术的发展动态进行了研究,主要包括该技术在数值模拟、控制策略以及关... 详细信息

有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收技术能够将车用发动机排气余热能高效转化为机械能或电能输出,从而有效提高发动机效率.针对当前车用ORC余热回收技术的发展动态进行了研究,主要包括该技术在数值模拟、控制策略以及关键部件(膨胀机、换热器、工质泵)等方面的研究进展,并对未来研究的发展方向进行了展望.研究结果表明,利用ORC系统对车用发动机尾气余热能进行回收的技术方案具有广阔的发展前景,但目前针对实际工况下车用发动机与ORC系统的动态匹配特性、车用ORC余热回收系统的三维仿真与实验测试、适用于车用ORC余热回收系统的关键部件优化设计等还有待进一步研究,因此,该技术方案距离产业化还有一定距离.今后,车用ORC余热回收系统的高性能部件的开发、高度集成化的实验与仿真、智能化控制系统等将成为未来研究的重点.

关键词：车用发动机有机朗肯循环余热回收控制策略关键部件

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应用深度学习技术的金属工件定位方法

机械设计与制造 2025年第2期408卷 334-338页

作者：王浩博李天剑胡欢黄民北京信息科技大学机电工程学院北京100196

在对特定工件进行加工作业的过程中,对于工件的关键部位进行视觉定位是一个重要的环节。由于金属工件表面受光线工件角度的影响很大,此类问题会导致对金属工件关键部位检测和定位的困难。这里提出基于深度学习的图像分割方法,针对特定... 详细信息

在对特定工件进行加工作业的过程中,对于工件的关键部位进行视觉定位是一个重要的环节。由于金属工件表面受光线工件角度的影响很大,此类问题会导致对金属工件关键部位检测和定位的困难。这里提出基于深度学习的图像分割方法,针对特定金属工件制作数据集,根据主干网络划分,使用SegNet,DeepLabV3,DeepLabV3+作为语意分割网络进行分割任务,并根据实验结果进行对算法模型结构的改进并提出了Micro-SegNet,在保证分割性能的同时极大的减少了模型的参数量和大小,使之可以更方便的应用于各类嵌入式设备上,且对与类似的金属工件表面关键点分割的方法有借鉴作用。

关键词：视觉定位深度学习语义分割

基于电流变材料的变刚度切削颤振在线控制方法

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北京工业大学学报 2001年第4期27卷 456-459页

作者：王民费仁元杨建武吴季茂关剑刘璇北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京1000225 北京工业大学环境与能源工程学院北京100022 北京工商大学机械学院北京100022

提出了一种变刚度颤振控制理论，并为了在镗削加工中采用变刚度理论控制颤振，采用电流变材料设计了一刚度可在线调控的智能型镗杆．实验与分析表明，所提出的变刚度颤振控制方法可以有效地抑制切削加工颤振的发生，而且具有控制方法容... 详细信息

提出了一种变刚度颤振控制理论，并为了在镗削加工中采用变刚度理论控制颤振，采用电流变材料设计了一刚度可在线调控的智能型镗杆．实验与分析表明，所提出的变刚度颤振控制方法可以有效地抑制切削加工颤振的发生，而且具有控制方法容易实现和系统结构简单的优点．

关键词：电流变材料变刚度颤振控制理论智能结构镗削加工在线控制切削颤振

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航空发动机数字孪生工程:内涵与关键技术

航空学报 2024年第21期45卷 1-25页

作者：陶飞孙清超孙惠斌穆晓凯张贺宋鲁凯朱剑琴陶智北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院数字孪生国际研究中心北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室北京100191 天目山实验室杭州311115 大连理工大学机械工程学院大连116023 西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

航空发动机是集精密工艺与尖端科技于一体,需兼顾高性能、高效率、高可靠、长寿命等多元目标,且依赖设计、制造、试验、运维多方主体紧密合作的国之重器,承载着强国梦想和强军使命。航空发动机数字孪生工程通过充分利用数据、模型、服... 详细信息

航空发动机是集精密工艺与尖端科技于一体,需兼顾高性能、高效率、高可靠、长寿命等多元目标,且依赖设计、制造、试验、运维多方主体紧密合作的国之重器,承载着强国梦想和强军使命。航空发动机数字孪生工程通过充分利用数据、模型、服务等虚拟资产的潜在价值,融合仿真、预测、优化等多种数智化手段,基于全生命周期系统工程的创新模式、多学科协同的高效平台和多要素耦合分析的全局视角,全面提升航空发动机设计、制造、试验、运维能力,能够为航空发动机全产业链加速发展提供新动力。本文从研发、变革、创新3个角度分析了航空发动机数字化发展趋势,从全生命周期的视角分析提出了航空发动机数字工程的6个阶段的18个需求趋势与挑战;通过分析数字孪生在航空发动机全生命周期中的研用现状,指出航空发动机在理论体系、组织协作、软件平台、标准规范方面的不足;以作者团队前期提出的数字孪生五维模型、数字工程“数智眼”体系架构、数字试验测试验证体系架构为基础理论,进一步提出了航空发动机数字孪生工程的内涵和体系架构,研究了航空发动机数字孪生工程关键技术体系;从思想、技术、模式、产业等角度对发动机数字孪生工程发展提出了若干建议。期望相关工作为航空发动机数字孪生工程数力和智力的开发利用,以及航空发动机设计、制造、试验测试验证、交付、运维、回收全生命周期能力的全面提升提供参考,助力航空发动机数字化、智能化研制水平和服务能力的跨越式发展。

关键词：航空发动机数字孪生数字孪生工程全生命周期体系架构