大伸縮比軸/徑向伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計理論與方法項目摘要

大伸縮比/高展開度伸縮機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計是國際機(jī)構(gòu)學(xué)研究的前沿課題，具有廣泛的工程應(yīng)用前景。本項目面向航空子午線輪胎成型裝備自主創(chuàng)新需求，以拓?fù)?變胞機(jī)構(gòu)學(xué)為主要工具，研究一類結(jié)構(gòu)緊湊、大伸縮比、高剛度伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計理論與方法。擬從組成機(jī)構(gòu)的基本伸縮單元的構(gòu)型優(yōu)選及組合方式出發(fā)，通過揭示基本伸縮單元的拓?fù)錁?gòu)型與整個機(jī)構(gòu)伸縮性能的映射關(guān)系，提出適于這類機(jī)構(gòu)基本伸縮單元構(gòu)型優(yōu)選、性能評價及尺度綜合的理論與方法，形成整個機(jī)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計流程，并用于指導(dǎo)一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的航空子午線輪胎成型鼓原型樣機(jī)開發(fā)，進(jìn)而為我國航空子午線輪胎成型鼓的自主創(chuàng)新提供重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

面向輪胎成型裝備對大伸縮比軸/徑向伸縮式成型鼓的創(chuàng)新設(shè)計需求，分析了機(jī)構(gòu)實現(xiàn)伸縮運動的基本要求，系統(tǒng)研究了機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合、運動學(xué)、靜力學(xué)及尺度綜合的一般方法。 在系統(tǒng)分析成型鼓的結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上，將機(jī)構(gòu)劃分為內(nèi)瓦與外瓦驅(qū)動機(jī)構(gòu)的兩組基本伸縮單元。建立了兩組基本伸縮單元依次伸縮運動的設(shè)計準(zhǔn)則。采用機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計理論、變胞機(jī)構(gòu)理論與約束螺旋理論，分別研究了內(nèi)瓦與外瓦驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合方法。并根據(jù)不同工程需求，遴選和創(chuàng)新設(shè)計出3種可行的新型成型鼓構(gòu)型。 以現(xiàn)有軸/徑向伸縮式成型鼓及新型成型鼓為對象，建立了機(jī)構(gòu)的運動學(xué)及靜力學(xué)模型，在分析并揭示影響機(jī)構(gòu)伸縮性能和傳力特性主要因素的基礎(chǔ)上，建立了成型鼓內(nèi)瓦與外瓦驅(qū)動機(jī)構(gòu)的尺度綜合方法。為大伸縮比伸縮式成型鼓真實機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計提供了理論依據(jù)。 應(yīng)用上述研究成果，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計的新型成型鼓構(gòu)型，采用工程軟件構(gòu)建出成型鼓的CAD模型，并研制出2臺相應(yīng)的實驗樣機(jī)。 項目研究內(nèi)容可為一類大伸縮比軸/徑向伸縮式成型鼓的創(chuàng)新設(shè)計提供一種新的思路和方法。項目研究已獲國家發(fā)明專利3項，撰寫論文8篇。其中，發(fā)表/錄用期刊論文5篇，會議論文1篇，整理待投稿論文2篇。 2100433B

本項目旨在針對目前國內(nèi)外大中型機(jī)電裝備特別是艦船動力推進(jìn)系統(tǒng)潤滑油泄漏污染環(huán)境等迫切需要解決的關(guān)鍵科技問題，提出基于資源節(jié)約和環(huán)境友好的大尺寸高比壓水潤滑軸承系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計理論與方法研究，包括特殊與極端環(huán)境下的大尺寸高比壓水潤滑軸承系統(tǒng)動態(tài)服役行為的關(guān)鍵科學(xué)問題，大尺寸高比壓水潤滑軸承的摩擦學(xué)性能優(yōu)化，水潤滑軸承的聚會物表面與界面技術(shù)，大尺寸高比壓水潤滑軸承的材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的大尺寸高比壓水潤滑軸承性能實驗方法等研究內(nèi)容；在用新型工程復(fù)合材料替代貴重金屬作為大尺寸高比壓軸承材料，用自然水替代礦物油作為潤滑介質(zhì)，基于資源節(jié)約與環(huán)境友好的大尺寸高比壓水潤滑軸承系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計理論與方法等關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)方面，有重大突破和重要創(chuàng)新，為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)并達(dá)到國際先進(jìn)水平的高效環(huán)保大中型艦船動力推進(jìn)系統(tǒng)和高性能機(jī)電裝備，培育資源節(jié)約、環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)增長點奠定關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。 2100433B