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关键词： 机械系统  

ISBN: (纸本)9787040614497

摘要： 本书以现代制造工业广泛使用的机械装备和汽车为典型机械系统，阐述了机械系统设计的特点和规律，全面介绍了机械系统设计所涉及的基本知识和基本技能，深入分析了机械系统设计中必不可少的重点内容，还对机械设计与制造相关新技术、新工艺、新材料等的发展趋势做了简要介绍。内容包括绪论，机械系统总体设计，动力系统设计，传动系统设计与执行系统设计，支承与导轨系统设计，操控系统设计，润滑、密封与冷却系统设计，人机工程学与机械系统设计，机械感知系统设计，机械系统设计过程管理，计算机辅助机械系统设计等。本书在阐述机械系统设计规律和理论时均突出应用性，并强调实用性。

关键词： 树脂基摩擦材料   摩擦系数   热衰退   摩擦磨损性能   摩擦膜  

摘要： 重型车辆在交通运输行业中起着非常重要的作用,由于车辆质量大,特别是在长大纵坡道路上行驶时易产生刹车失效,产生交通事故的伤害程度要比小型汽车更加严重,因此对其制动摩擦材料的性能要求更加严格。目前重型车辆主要使用的是树脂基制动摩擦片,根据重型车辆的制动特性,其制动摩擦片需要具备更高的摩擦系数和更强的抗热衰退性能以保证充足的制动力,还需要更稳定的动态摩擦系数防止切换工况时发生突变,并且对原材料环保性的要求也更加严格,但是实际使用的摩擦材料存在着摩擦系数不高,抗热衰退性能差、磨损率大、环保性差的问题。本文针对重型车辆摩擦材料制动性能存在的问题,通过试验研究、理论分析和仿真分析,研发了更加绿色环保的新型树脂基摩擦材料。系统研究了新型树脂基摩擦材料的组分设计、摩擦系数模型定量分析、磨损机理和热衰退机理。研究内容和成果如下: （1）钛酸钾晶须是一种在摩擦材料里普遍应用的增强组分,但其在生产加工和制动工作时会被吸入人体危害健康。选择四种不同形状的钛酸盐增强材料进行了摩擦磨损性能、力学性能、摩擦表面微观形貌观察等对比试验,发现了片状钛酸钾镁和两种长径比的棒状钛酸钠钾都可以代替钛酸钾晶须,成为更环保的摩擦材料增强组分,其中片状钛酸钾镁在降低磨损率和摩擦系数稳定上的表现最佳。 （2）通过摩擦磨损试验和观察摩擦材料的磨损形貌变化规律,建立了适用于制动摩擦材料的摩擦系数模型。该模型系统利用摩擦材料的力学性能参数和磨损形貌表征参数对摩擦系数进行了完整表征,通过改变摩擦条件和材料组分验证了该模型的准确性。基于此摩擦系数模型发现了玄武岩纤维对摩擦系数的增益效果极佳,10%以上的玄武岩纤维增强的试样在达到热衰退温度之前的摩擦系数可到达0.44以上;少量的片状钛酸钾镁对摩擦系数的变压力稳定性有益,高含量的片状钛酸钾镁对稳定动态摩擦系数有益,10%的片状钛酸钾镁综合稳定性最佳。 （3）根据摩擦系数模型分析了摩擦系数随温度和摩擦材料热衰退性能的变化机理,并利用玄武岩纤维增强了摩擦材料的抗热衰退性能,10～16%的玄武岩纤维增强的试样在350℃热衰退时,仍能够保持0.42以上的摩擦系数,降温恢复系数也均在95%以上。揭示了摩擦材料的热衰退的主要机制是表面摩擦膜的强度严重下降,并且摩擦材料的力学性能也随温度升高出现热衰退。玄武岩纤维增强抗热衰退性能的机理是高温下对剪切强度的增益大于对抗压强度的增益,弥补了一部分摩擦膜强度下降造成的摩擦系数下降。 （4）研发了玄武岩纤维和片状钛酸钾镁共同增强的新型摩擦材料,并且用仿真软件模拟了新型摩擦材料在实际制动工况下的温度场和应力场分布。新型摩擦材料在环保性、摩擦系数、磨损率、抗热衰退性能和摩擦稳定性上均有优异表现,其中以14%玄武岩纤维搭配10%片状钛酸钾镁试样的综合性能最佳,热衰退前各温度下的摩擦系数在0.43以上,热衰退后的摩擦系数也能达到0.40以上,热衰退后的摩擦系数波动率仅为0.013,平均磨损率为0.143×10-7cm3/（N·m）,可以充分满足重型车辆制动要求。

关键词： 带式输送机   皮带磨损   煤粒径大小   受力   挡板  

摘要： 针对古城选煤厂大块煤处理车间带式输送机皮带磨损严重的现象，分析了磨损机理并制作了仿真模型，通过EDEM进行仿真试验，重点研究了在相同工况下不同粒径的煤料、相同粒径下在不同挡板的作用下输送带不同位置的受力情况分别与输送带磨损的关系。试验结果表明：煤在下落过程中，其他参数均保持不变，煤粒径越大，对皮带的磨损越严重；而对于不同挡板的形状，采用直线加曲线型挡板时，输送带X轴方向500 mm处所受力最小，因此对皮带的磨损较小。

关键词： 垂荡运动   船用旋转机械   气囊   高斯白噪声   随机振动  

摘要： 动力机械作为舰船心脏，其安全稳定运行对航行安全影响极大，而船舶在航行时受到的牵连运动会对船用旋转机械系统的振动产生重要影响，因此研究垂荡作用下的船用旋转机械的动力学特性及其振动控制具有重要的理论及工程意义。为了研究船用旋转机械耦合气囊浮筏系统在垂荡运动以及噪声激励共同作用下的非线性随机振动特性，首先，将气囊模化为三次非线性弹簧和线性阻尼器，旋转机械和浮筏之间简化为线性弹簧和线性阻尼器；然后，引入了高斯白噪声作为随机激励，建立了系统在垂荡运动下的随机动力学模型。最后，采用数值分析方法分析了该系统的随机振动特性，并与确定性系统的仿真结果进行了比较。结果表明：当转子转速较低时，随机系统和确定性系统的振幅相差较小，但随着转速的增加，二者振动幅值相差逐渐增大；当转子处于高转速时，旋转机械与浮筏的质量比对系统振幅的影响较大；除此之外，噪声激励对随机系统动力学特性的影响也随着转子转速的升高而不断增大。研究成果为垂荡运动下船用旋转机械系统的随机振动设计、动力学分析提供了理论依据和分析方法。

关键词： 大型   风力发电机械   可靠性   维护策略  

摘要： 随着全球气候变化和能源危机的严重性日益凸显，可再生能源的开发与利用受到了前所未有的重视，风能作为一种清洁的可再生能源，已为全球范围内广泛研究和应用。要促使风能更好地满足能源需求，提高风力机械系统的可靠性和降低运行维护成本变得至关重要。本文探讨大型风力发电机械系统的可靠性以及运行维护策略，并总结出故障的常见类型及对应的优化策略。本文研究旨在为风力发电行业的发展提供理论和实践方面的参考，以推动风能在未来可持续能源结构中发挥更大的作用。

关键词： 汽车制动片   磨损机制   制动性能  

摘要： 制动系统关系汽车安全性能，而制动片作为制动系统中的关键部件，其磨损情况直接影响车辆的制动性能。该文分析汽车制动片磨损机制，介绍汽车制动片磨损类型，探讨其对车辆制动性能的影响，并提出相应的维护建议，以提高车辆的安全性和可靠性。

关键词： 砂带磨削   砂带磨损状态监测   砂带磨损   深度卷积神经网络  

摘要： 砂带磨削因其柔性、冷态等加工特点被广泛应用于叶片抛磨中。砂带磨损是影响砂带材料去除能力和抛磨表面质量的重要因素。研究砂带磨损状态的在线监测对于提高工件表面轮廊加工精度及表面一致性至关重要。因此,本文以人工砂带抛磨经验为参考,基于砂带磨削过程中的声音,采用深度学习算法,建立基于声音信号时频谱图的砂带磨损程度识别方法,本文主要研究工作如下: (1)规划了合理的砂带磨削实验。探讨了砂带磨损的主要形式与材料去除机理,制定了不同磨削参数下的砂带磨损状态测量实验方案,搭建了材料去除率与磨损状态测量、声音信号收集为一体的砂带磨削实验台,可实现砂带表面图像,声音信号和材料去除率的有效获取。 (2)基于U2-Net网络算法对砂带表面图像进行分割,实现了砂带磨损区域与背景区域的有效划分。提取了背景滤除后砂带图像的面积、颜色和纹理特征共20个,并实现了特征参量的量化表征。分析了砂带图像特征与砂带磨损状态的关联关系,根据其随磨削时间的演化规律将砂带全生命周期磨损状态进行量化标定;完成砂带磨损状态的划分。 (3)对磨削声音信号的产生机理和主要成分进行了分析,获取信号的时域、频域和时频域特征共15个,分析了声音信号各个特征与磨损状态间的相关性。揭示了磨削参数对声音信号的影响规律,研究了不同方位对声音信号的影响机制。 (4)建立基于磨削声音信号时频谱图的砂带磨损状态识别模型,以时频谱图为输入,砂带磨损状态为输出,使用网络GoogLeNet和ResNet训练砂带磨损状态识别模型。并以两种网络作对比分析,结果表明ResNet网络模型的测试精度优于GoogLeNet网络模型。