特邀报告汇总 ▏2024年中国机械工程学会机械传动分会年会

文摘 2024-09-15 00:03 河南

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齿轮与新型驱动

王时龙 ▏高可靠长寿命新型蜗杆蜗轮及其制造装备

蜗杆蜗轮副接触界面主要是滑动摩擦，齿面磨损严重，齿间间隙逐渐增大，导致传动效率低、精度保持性差、往复运动冲击噪声大，一直是蜗杆蜗轮传动领域的共性难题。国际上通常采用“增加接触面积和减少偏载”的设计思路，仅能被动改善啮合性能，延缓磨损，无法从根本上大幅消减接触齿面的失效。项目另辟蹊径，在蜗轮齿端修出楔形敞口，调控齿面接触迹线和微观形貌，利用蜗杆蜗轮副齿廓相对滑动，在啮合界面形成动压油膜，主动减少齿面直接接触，从原理上攻克高端蜗杆蜗轮传动的关键共性难题。

石照耀 ▏精密机电传动模组动态精度理论及测试技术

机器人行业过去十多年发展迅速，未来几年因具身智能的突破而将迎来重大发展。作为机器人核心部件的关节，是典型精密机电传动模组，面对复杂工况环境，要求兼具高精度和高动态。关节模组整体性能评价指标缺失，测试技术及设备空白，曾是严重制约机器人性能提升和行业发展的 “ 堵点 ” 。

本报告以广义传动误差概念为核心，提出了模组动力学特性的评价技术，构建了多元参数指标体系，提出了模组最佳工作区域确定方法，突破了 “ 以电补机 ” 的精度提升技术和模组抗扰动控制策略，形成了精密机电传动模组全系统动态精度理论，有效解决了关节的高精度和高动态兼顾问题；进一步介绍了模组综合性能测试技术及其国际首套关节模组综合性能测试台。

邓效忠 ▏高速精密轻量化内啮合减速器及其内齿圈磨齿加工技术

现有国内研发的电动汽车减速均采用外啮合传动，减速比受限并且体积大，难于商用汽车安装在驱动桥上，即能安装进去，车桥的动态性能很差。电机转速大于12000rpm的电驱动单元是新一代电驱桥的核心部件，配套的内啮合行星减速器体积小，但高精度内齿圈制造瓶颈成为电驱桥研发的“夹脖子”技术。报告介绍了高速精密轻量化内啮合减速器的结构形式，均载分流特征，应用场合及工况等。对于内啮合减速器的核心零件内齿圈的结构、精度指标，全齿面修形技术，内齿轮磨齿机的开发技术，磨齿特性进行了介绍。

韩江 ▏内啮合强力珩齿关键技术

新能源汽车电驱/传动总成轴齿轮对加工精度与齿面纹理提出更高要求，内啮合强力珩齿机独有的特点，其应用越来越多，但都被西方发达国家产品技术垄断。本报告结合国家自然科学基金和国家重点研发计划项目等研究成果，系统介绍攻克的内啮合强力珩齿若干关键理论与技术问题，研发的国内第一台内齿珩轮内啮合强力珩齿机，及其基于自主研发的柔性电子齿轮箱内啮合强力珩齿机数控系统关键技术，并展望了内啮合强力珩齿机的发展。

刘忠明 ▏齿轮强度计算标准最新进展与思考

魏静 ▏齿轮传动系统动力学及其振动控制技术研究

李海涛 ▏环面蜗杆传动设计制造新进展

蜗杆传动由于传动比大、承载能力强、结构紧凑，广泛应用于矿山冶金、机床、物流、太阳能等领域，但其种类多，尤其是环面蜗杆传动蜗轮滚刀复杂、制造精度不高，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动制造效率不高。本报告将梳理各种蜗杆传动的类型和成形方法，指出啮合理论要点，重点探讨二次包络环面蜗杆传动的设计、传动制造和数字化制造，以及介绍本团队研究的“一大一小”环面蜗杆传动、锥蜗杆传动、点接触环面蜗杆传动双产形面展成的设计和制造成果，以期为环面蜗杆和锥蜗杆传动的生产效率提高，以及新型蜗杆传动提供新的思路。

周长江 ▏齿轮传动功率损耗与传动效率研究

齿轮传动广泛应用于航空航天、轨道交通、工程机械、汽车工程等领域，其在高转速转矩工况下功率损耗显著、传动效率较低。低传动效率既降低了整机的燃油经济性，又增大了产热，易破坏正常的润滑系统，造成机构磨损及疲劳失效。本报告将重点探讨以齿轮传动装置的功率损耗与传动效率问题，主要包括齿轮啮合功耗、搅油风阻功耗、轴承功耗和减速器效率计算等；分析了齿轮传动的主要结构参数、润滑参数和工作参数对功率损失的影响规律。研究涉及齿轮运动学、摩擦学和流体动力学等，为低能耗传动系统的设计提供一定的理论支撑。

李国龙 ▏高速低噪齿轮精密磨削关键技术

高精度渐开线圆柱齿轮是新能源汽车传动系统的关键零部件，随着超高转速工况的出现，其NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能要求愈发严苛。针对新能源汽车的低噪声要求，传统的磨削技术在高速齿轮的加工中面临齿面扭曲难以消减以及齿面波纹度难以控制两大难题。本报告围绕高速低噪齿轮精密磨削加工技术，提出了有效的解决方案。

首先，提出了复杂修形齿轮加工的点矢量族包络计算新方法，构建了齿面扭曲消减模型，有效解决了刀具廓形精确设计及原理误差消减的难题。其次，阐明了齿面波纹度对齿轮NVH性能的影响机理，构建了考虑机床振动、砂轮形貌及机床误差等因素的连续展成磨削齿面波纹度的建模方法。通过对加工参数的系统分析，探讨了不同参数对齿面波纹度在长度域和频域特征参数上的影响规律，为实现齿轮的低噪声、高精度加工提供了重要的理论支持和技术路径。

陈国民 ▏调质齿轮的强韧性

调质是热处理中应用十分广泛的一种工艺，无论是作为最终热处理还是作为渗氮和感应淬火的预备热处理，都对齿轮的强韧性产生很大的影响。钢材调质后的强韧性与淬火所得到马氏体的完全度密切相关，而现行生产中要得到完全的马氏体存在淬火冷却的技术难题，新开发的一种 “水-空交替控时淬火冷却”技术提供了一条可行的途径。

阙红波 ▏更高速度下的挑战与突破——高铁列车齿轮传动技术

高铁齿轮传动系统是支撑整车更高速、更安全运行的核心部件，随着列车速度提升以及我国特有的复杂服役环境，对齿轮传动系统的可靠性带来了新的挑战。本报告将重点探讨在更高速度下高速列车齿轮传动面临的挑战：依托多年线路运用与试验数据，分析了200km/h~450km/h速度级下列车齿轮传动系统内/外源激励变化、性能指标的表现规律以及存在的问题，协同全工况模拟台架试验结果，研究了齿轮传动性能与整车速度提升的匹配关系，提出了满足更高速运用需求的系统优化设计理念，最后展示了新技术应用的效果并提出对未来高铁列车传动技术持续发展和创新的展望。

陈扬枝 ▏线齿轮理论与应用基础研究概述

齿轮传动是现代机械设计中最重要且应用最广泛的传动形式之一，其应用领域包括航天航空、汽车电子、医疗设备、工业机器人、行星减速器等。然而，在某些特殊领域，例如微小空间的传动领域，传统工业齿轮由于设计原理和加工方法的限制，往往难以满足需求。因此，有必要从齿轮啮合的基本原理出发，突破传统齿轮的空间共轭曲面啮合理论，研究新型的齿轮，以满足微小空间传动等特殊应用的需求。线齿轮的提出是为了解决齿轮传动空间最小化设计问题。线齿轮是一种基于空间共轭曲线啮合理论的新型齿轮机构，具有传动比大、设计灵活、滑动率可控、最少齿数可为1等特点。因此，线齿轮在微小型化设计、轻量化设计和一些特殊要求（如纯滚动啮合传动、连续变轴交角传动等）应用场合具有独特的优势。线齿轮研究至今已有二十余年，其设计原理不断得到丰富与完善，制造技术与装备也在不断地发展。与此同时，线齿轮的应用范围也从最初的微小传动领域逐步扩展至常规传动领域，与现有的传统工业齿轮形成了优势互补的局面。然而，目前尚未有对线齿轮进行全面综述的文献。

为了更好地掌握线齿轮的发展动态，本文对线齿轮理论和应用基础研究取得的成果和进展进行了全面的梳理和总结。

解志杰 ▏高精度重载行星滚柱丝杠设计技术

行星滚柱丝杠具有高速、高响应、高功率密度和大承载特性，是直线伺服机构的关键基础零部件。但是在装备小型化、轻量化、超快响应和极限承载的需求牵引下，行星滚柱丝杠作为高性能电动执行系统的核心传动部件，需要在有限工作寿命内面临高速、高加速、重载和弱润滑极端工况的挑战。本报告围绕苛刻工况条件下的重载行星滚柱丝杠设计技术，提出了有效的解决方案。

研究了高剪切大滑滚比螺纹承载界面弹塑性接触及润滑特性，阐明了重载脂润滑摩擦界面损伤失效行为的演化机理；探究了螺纹接触界面摩擦行为与丝杠动态特性的耦合作用机制，揭示了界面损伤失效对丝杠服役性能退化的影响规律；通过拟实工况试验进行迭代反馈，实现了极端工况下的行星滚柱丝杠优化设计。为构建高性能行星滚柱丝杠设计和服役性能评价体系提供了理论与技术基础。

张卫青 ▏高性能锥齿轮设计制造闭环技术及软件

螺旋锥齿轮是最复杂的齿轮传动型式之一。航空、车辆等高性能螺旋锥齿轮的开发除了依赖高精度高效率的加工、测量与检测装备，还需要完善的集成设计制造理论及技术体系作为支撑。报告将分享重庆理工大学复杂零件数字化及智能化制造技术团队在构建锥齿轮闭环制造技术体系、开发国内自主的锥齿轮数字化设计制造软件方面的研究工作。提出了结合局部接触综合原理和共轭差曲面原理的螺旋锥齿轮齿面设计方法，充分利用现有全数控机床运动轴的柔性以及产形刀具参数化修缘进行齿面的分区拓扑修形，实现齿面接触特性的主动控制。研究了载荷作用下锥齿轮传动系统的变形及啮合错位分析方法，基于边界元法及赫兹接触理论实现了螺旋锥齿轮加载接触特性的快速分析，为高性能锥齿轮接触特性的优化调整提供了有效分析手段。提出了一种以锥齿轮齿形偏差曲面在接触参考点处的多阶几何特性为反求目标的齿形误差精确修正方法，能够在齿形误差修正过程中同时对调整参数导致的齿深变化进行控制。形成了齿形主动设计-啮合性能快速分析-齿面形状准确制造的高性能锥齿轮开发关键技术及设计制造集成软件系统，为国内自主的高性能锥齿轮设计制造闭环技术体系构建提供了有效支撑。

莫帅 ▏多状态齿轮传动系统非线性动力学

本研究致力于分析齿轮系统在多种啮合和润滑条件下的动态特性。首先，建立了考虑齿面啮合、脱啮和齿背冲击的多状态啮合模型，该模型涉及时变参数如接触半径、载荷分配比、卷吸速度和滑滚比的分析。接着，建立了以弹流润滑理论为基础的润滑模型，判断系统的润滑状态并分析了摩擦状态的转迁情况。通过求解润滑条件下的综合啮合刚度，揭示了润滑对齿轮系统刚度的影响。进一步，在转速-转矩参数平面内，分析了润滑状态的分布特征和综合啮合刚度的变化规律。最后，构建了多啮合-润滑状态的动力学模型，以分析系统的动态特性及其响应演变，该模型综合考虑了啮合状态转换、润滑状态分布和以及系统关联参数的影响。研究结果为优化齿轮系统的设计和提高其在不同润滑条件下的稳定性和可靠性提供了理论依据。

机构学与新概念机器

华林 ▏重载六自由度成形机器人传动误差标定与控制

重载六自由度成形机器人可实现航空航天等运载装备中复杂结构件高性能高效率整体成形，是塑性成形制造前沿发展方向，具有广阔应用前景。在工作中，六自由度成形机器人需承担千吨级工作载荷，传动机构的静态误差和动态误差对产品成形性能具有较大影响。开展重载六自由度成形机器人传动误差标定与控制方法研究是实现复杂结构件高效率、高性能成形的关键。为此，本研究建立了六自由度成形机器人静态误差模型，分析了各误差项的敏感度，提出静态误差非均匀标定方法，同时建立六自由度成形机器人刚柔耦合动力学模型，揭示了连杆轴向变形是装备动态误差的主要来源，进而提出连杆应变反馈-误差补偿控制方法，实现了静、动态误差的高精度补偿。最终实现了航空螺旋锥齿轮高性能、高精度整体成形。

刘辛军 ▏变革性高端制造技术与装备及其应用

针对航天领域大型复杂构件高效高质量加工需求，受自然界生命体作业规律启发，提出“大范围定位+局部五轴精雕细刻”的制造模式，把并联机构模块举起来，发明并研制了一种移动式混联制造装备，成功应用于天舟六、七号货运飞船大型舱体的制造，使制造模式产生了颠覆性变化，大大提高了加工效率和精度。基于此，提出机器人化、小型化和便携式的变革性技术与装备，有望为高端制造装备业注入新的发展思路。

沈惠平 ▏并联机器人机构四个重要基础问题的新认识与研究进展

并联机器人机构研究至今已有近40年的时间，拓扑结构的复杂性导致了其分析与设计的复杂与困惑，其对策是需要对其基础问题有新的认识。本报告简述作者团队在并联机器人机构分析与设计中的四个重要基础问题的新认识及其研究进展，包括提出：基于拓扑特征的符号式位置正解求解方法、基于最优路径的自由度高效便捷计算方法、无需“重构”拓扑要素的可轮换用动平台的并联机构新机型设计，以及基于共享支链的可拼/折动平台的并联机构新机型设计。前两个涉及并联机构分析中的基础问题，后两个涉及并联机构新机型设计与应用拓展问题，以期同行交流与指正。

杭鲁滨 ▏面向5G车联网时代的汽车侧门锁构型综合及创新设计

汽车门锁是车辆智能进入系统物理通道，面向5G、车联网时代的汽车智能门锁市场需求，具有电动开启、吸合功能和优质声品质的车门锁研发显得尤为迫切。

概述汽车侧门锁设计标准，梳理汽车侧门锁类型、特征；提出多模式机构柔顺副，构造了柔顺性机构电动开启和吸合传动支链，研究其与其他支链间运动相容的柔顺特性；从运动稳定性角度对电动开启支链系统刚度优化，实现单电机驱动多支链输出的智能侧门锁电动开启功能；进行了汽车碰撞与锁体安全保护关联性研究；研究曲柄齿轮机构振动冲击对声音品质的影响，通过结构优化提升了车门锁声品质，改善了用户听觉体验。

林荣富 ▏可移动式着陆器构型创新设计

对月球、火星等地外天体进行软着陆探测是我国深空探测重大发展战略，可移动式着陆探测器是未来发展方向。为深入对复杂地域探测以及星表基地建设，亟需让着陆器不仅需具有着陆功能使其“落得住”，还需具有行走功能使其“走得稳”。本报告将针对集折叠展开、着陆缓冲、行走移位、姿态调整于一体的多功能着陆器，提出适合多功能与性能于一体的着陆器创新设计方法，从原创性地设计出发明出与功能型谱对应的具有实际应用价值的可移动式着陆器机构, 解决了可移动式着陆器复杂机构设计难题，为新一代可移动式着陆器的原创性开发提供了思路。

链传动

孟繁忠 ▏滚子链传动功率曲线的分析及应用

阐述了传动用短节距精密滚子链、套筒链的额定功率曲线的适用条件，并研究了链条在不同零件选材、润滑方式与工作温度等适用条件发生变化时的额定功率曲线变化规律，在相同工况下，合金钢短节距精密滚子链的可传递功率要远大于碳钢短节距精密滚子链。同样，润滑方式和工作温度的差异，也会导致功率曲线不同程度的偏移，需要链系统制造方或使用方根据实际情况进行适当调整。同时，基于该规律，得出了实用的舰船用发动机传动链条（64B规格）的可传递功率。最后，提出了A系列标准滚子链的疲劳有限寿命计算方法和限定条件，为链系统的设计制造提供了理论依据。

冯增铭 ▏节能与新能源汽车柔性传动系统开发关键技术

在分析节能与新能源汽车柔性传动系统降噪减振、节能增效以及工业软件自主开发的技术背景下，结合实际案例分别介绍混动发动机正时链传动系统、四驱分动器链传动系统、CVT传动系统、电驱链传动系统以及EPS带传动系统的数字化设计与动力学仿真技术，为节能与新能源汽车柔性传动系统的正向主动设计、动力学建模与仿真分析，以及NVH性能评估与优化提供一种高效、可靠的方法。

带传动

郭建华 ▏汽车发动机非圆同步带正时系统啮合、减振机理与非圆带轮偏心与安装角计算模型建立

发动机曲轴椭圆带轮正时系统依靠系统松紧边带的微量伸长量引起带张力变化，补偿凸轮弹簧扭矩波动。本文以双顶置汽油机为例，在椭圆带轮准静态下转动时，研究非圆正时系统的减振以及变张力作用下带与带轮啮合机理。最后提出消除凸轮轴扭矩波动的非圆带轮偏心距和安装相位角的计算模型。

吴贻珍 ▏带传动效率及传动生热研究进展

本文回顾了带传动效率及其生热研究进展，带传动功率损失主要表现为弯曲损失，生热主要有滞后生热和摩擦生热。

机械无级变速传动与行星传动

陈岁繁 ▏基于纽带形移栽轨迹的机构综合设计及试验研究

闫化锦 ▏无级变速传动高强度合金钢材料失效微观特性分析方法

本文中以作者完成的国产新型歼击机发动机材料微观特性及机械性能研究分析为例，论述通过原子探针显微镜（APT）和X射线衍射（XRD）分析方法，获得合金元素在微观尺度上的分布情况以及相的组成与晶体的结构特征，进而分析合金元素的偏析对材料性能的影响及在失效过程中的作用。通过扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）的微观分析技术，对不同热处理状态下的合金钢样品进行组织观察和分析，找出合金钢与宏观力学性能之间的关系，发现微观结构的组织演化（如位错、孔洞等）是影响高强度合金钢性能的关键因素，从而揭示合金钢失效的根本原因，为其机械性能的研究提供了新的思路，具有重要的理论意义和应用价值。

机械原理教学

郭为忠 ▏上海交大机械原理与设计课程教学改革与实践

机械原理与设计是现代机械与机器装备实现原始创新研发的专业基础，机械原理与设计课程在培养学生现代机械原创设计开发思维和能力方面具有举足轻重的地位，需要从能够有效支撑现代机械与机器方案创新设计的高度开展系统化思考。从2012年开始，上海交通大学机械与动力工程学院以项目式教学思想为指导，从现代机器实现机械运动与承载的视角，对机械原理、机械设计两门专业课程的基础知识进行了融合、重塑与发展的探索，近几年又面向新时代开展了新工科课程和课程思政等建设，迄今已完成九轮课程教学实践。报告将从时代发展需要、课程体系重塑、课程教学实践等方面对新课程的建设历程和情况加以梳理和总结，以期为兄弟院校机械原理与设计相关课程的教学改革提供借鉴。

孔凡凯 ▏面向机械基础大类的实践教学平台建设与思考

面向机械基础大类的实践教学平台建设与思考传统机械基础课程内容体系中缺乏以项目为牵引的知识系统性认知，学生由抽象机构设计到具体结构设计存在学习瓶径；传统机械基础实验内容单一、实验项目零散、验证性实验偏多，实践项目缺乏创新性、工程性、素质评价特性。针对上述问题，哈尔滨工程大学打破原有课程边界与壁垒，将机械原理与机械设计课程及实践环节重构；采用项目式教学串联课程知识点和实践环节，构建新工科机械基础课程知识体系和创新实践体系。采用认知体验、创意启蒙、创新实践一体化的建设思路，构建功能组合与数据共享、模块化与可重构的实践教学平台，在国内率先为工科、近机类和机械类学生分层次开设递进式机械基础课程和系列实验，并对平台建设存在的问题进行了分析思考

轴承

叶军 ▏面向2035的轴承技术预见和路线图

冯凯 ▏风电机组用滑动轴承关键技术研究进展

风电机组大型化是降低风电发电成本的重要措施。滚动轴承已成为制约风电机组大型化的“卡脖子”问题。滑动轴承具有稳定性高、对材料缺陷与外界杂质包容性好、加工成本低、可实现局部更换等优点，有望在提升风机承载能力和运行可靠性的同时减低整机成本，已成为大型风电机组轴承技术的发展趋势。本报告将介绍风电滑动轴承润滑机理、结构优化设计、减摩抗磨材料、控形控性制造、系统集成及应用验证等方面的研究进展和发展动态，探讨风电机组传动系统“以滑代滚”的机遇与挑战。

杨立芳 ▏绝缘轴承技术发展

有关研究表明，电机轴承需防止的电流主要有2种：通过电机轴的放电（EDM）电流和在电机中的循环电流。除优化电机设计与安装，增大电流路径阻抗，有效接地，从源头抑制和减小轴电流外，电机轴承绝缘目前主要采用旁路导电、绝缘阻断或两者相结合的方式。

关于旁路导电，斯凯孚新开发了一种新型导电环解决方案；舍弗勒开发了一种集成导电元件的高速电机轴承；NTN研发了一种导电轴承，这款产品采用了导电性能卓越的橡胶密封圈，让电流经密封圈流通，以防止电流流经轨道面造成轴承损伤；NSK开发新一代导电刷。

关于绝缘阻断，研发了混合陶瓷轴承、陶瓷涂层和树脂涂层绝缘技术以及即将推出的绝缘套件轴承装置技术。

实践表明，彻底杜绝轴承电蚀，需要根据应用工况采取多种方案配合解决。

王子羲 ▏真空环境滚动轴承高速性能研究

闫柯 ▏滚动轴承设计检测与智能化技术

滚动轴承被视为机器的“关节”。针对我国轴承行业存在的基础理论、测试技术研究积累相对薄弱的问题，本报告从高端装备轴承多物理量协同增效优化设计技术、高端装备轴承关键物理表征性能无干扰检测技术、高端装备滚动轴承智能化监测运维协同保障技术三个方面开展了轴承研究进展汇报。在基础理论方面，报告主要汇报目前关于轴承动力学、温度、润滑等理论模型进展；在测试技术方面，报告主要介绍当前轴承旋转组件温度监测、保持架运动监测、轴承刚度监测、润滑流场监测等；在轴承智能运维方面，主要介绍当前智能轴承的集成设计及多指标融合监测等技术进展。在应用方面，通过设计软件、技术装置、原型样机三大方面的案例介绍，报告构建了完整的滚动轴承性能增强设计检测及运维技术体系，对于我国高端装备轴承正向设计、基础检测、自主研制等具有重要意义。

新型传动及其他

陈勇 ▏新能源汽车先进动力系统的技术现状与发展趋势

近年来，全球汽车行业发生了巨大转变，纯电动车增长速度放缓，但以插电混为代表的混合动力市场在全球和国内市场快速增长。中国汽车市场已经快速由合资品牌主导转为中国自主品牌主导，特别是先进动总成技术也同样正经历快速发展和快速进入大变革高速发展阶段。本报告聚焦于先进动力系统的性能提升、效率优化和集成度增强三大核心技术领域，探讨了国内自主企业推出的混动专用变速箱与纯电动平台架构，体现行业对高性能、高转速、低噪音电驱动系统的持续追求。阐述了当前国内主要OEM的混合动力和纯电驱动系统为代表的先进动力系统的技术现状，指出了先进动力系统面临的主要挑战，分析了新能源汽车电驱系统关键核心技术现状。展望了未来，汽车先进动力系统将继续向电动化、高速化、高压化、集成化、智能化方向发展趋势。明确指出新能源汽车动力系统的多源化发展是中国走向汽车强国和走向世界市场的必然之路。

董小闵 ▏滚针结构诱导的旋转式磁流变阻尼器性能增强效应

为了改善磁流变阻尼器的力学性能，提出了一种基于挤压工作模式的旋转式磁流变滚针阻尼器。通过引入滚针结构，诱导了磁流变液以特殊的模式工作，从而使得阻尼器的输出阻尼力矩有了明显的改善。通过实验发现由于滚针结构的引入，使得阻尼器在转速较低时，阻尼器扭矩会表现出由稳定到提升的趋势；且在一定条件下其峰值阻尼力矩随激励电流的提升而增加，这个现象与“stribeck effect”相吻合。最后，对这个有趣的现象进行了分析与总结。

代俊 ▏高性能磁流变执行器在武器装备领域的应用研究

微小型涡轮发电机作为利用气流作用实现能量转换的供电技术，在长期贮存应用方面优势显著，对于保障武器装备控制电路全寿命周期安全工作，增强终点毁伤效应意义重大。当转速过高时，巨大的涡轮转速会破坏发电机结构。如何提高涡轮发电机的适用风速范围、拓展其应用的武器装备类型已成为当前研究亟待解决的问题。磁流变执行器通过外加磁场控制磁性液体流变学特性，能够实现软起动、无级调速和过载保护等功能，其微小型化可为涡轮发电机的功能扩展与性能提升提供关键基础部件。由于受尺寸空间限制，微构件小型化过程中表面积体积比迅速膨胀，导致磁流变执行器面临能量转换效率低、热-磁-流多场耦合复杂、动力学传感监测困难的挑战。为此，围绕小尺度高效率磁-液转换、宏微观磁流变多相耦合、服役动力学演化感知三个主要科学问题，开展微尺寸效应的磁流变执行器动力学机制研究。沿磁流变微执行器“高能效作动设计-跨尺度多相耦合建模-服役状态自监测控制”的研究新思路，建立叠拼式分层励磁结构优化设计方法，研制出集成式高效率磁流变微执行器，实现了减速效率超500%的提升；建立了集成多螺旋微结构的执行器自均匀机制，使沉降磁流变液体积分数差由54%降至2.5%，攻克了磁流变抗沉降难题；建立了跨尺度磁流变多相耦合动力学模型，攻克了融合应用场景的动力学自监测技术，扩展了微小型涡轮发电机高风速下的过载保护控制功能。

END

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机械传动

《机械传动》杂志创刊于1977年，本刊是中文核心期刊，中国科技核心期刊，中国核心学术期刊。是中国机械工程学会机械传动分会和中国机械通用零部件工业协会齿轮分会两组织的会刊，在国内享有较高的声誉，在机械行业内具有重要的影响力。