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复杂机电系统创新设计及重大装备团队
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复杂机电系统创新设计及重大装备团队

一、团队简介

      复杂机电系统创新设计及重大装备团队隶属于大连理工大学机械工程与材料能源学部福彩快3,现有教师10人,其中教授2人,博士生导师3人,副教授3人,讲师5人,在读研究生60余人(含硕士生与博士生)。

团队负责人为福彩快3现任院长孙伟教授。团队主要面向交通与引水工程建设、高速铁路建设、新能源开发、数控母机等高端重大装备,致力于上述高端重大装备创新设计的科学研究与高层次人才培养,已毕业研究生70余人,前往汽车、高速铁路、数控、大型工程机械、新能源等行业的国内外龙头企业就职,待遇良好。

近年来,复杂机电系统创新设计及重大装备团队在重大装备结构分析与优化设计、数字化设计技术、掘进机整机系统设计、复杂结构件多轴疲劳损伤机理等方面已有深入研究,承担了973计划、863计划、国家科技支撑计划等25项国家级项目,累计科研经费达2100万元,在掘进机、高端数控机床、大型挖掘机等重大装备设计理论方面取得突破性进展,发表相关论文200余篇,SCIEI检索150余篇,申请和授权专利40余项;搭建了完善的仿真-分析-设计平台和物理实验平台:包括结构设计分析软件Ansys、动力学分析平台Adamas、多学科协同设计平台Isight、离散元仿真平台PFC3D、盾构机缩尺刀盘试验台、TBM主驱动试验台、裂纹测深仪、超声相控阵检测仪、热机耦合疲劳试验台、TBM主机缩尺实验台等,为重大装备多学科协同设计及抗损定寿设计奠定坚实的试验基础。

 

二、研究方向

研究方向

具体内容

复杂机电系统多学科协同设计理论与方法

围绕大型工程机械装备、矿山装备等复杂机电产品的共性技术瓶颈,综合考虑复杂机电产品极端服役环境、多学科强耦合性、多源不确定性等关键问题,系统性地研究多源不确定边界下复杂机电系统多学科协同设计基础理论与方法,重点开展不确定性度量与精确建模理论、多学科间多能传递与界面耦合机理、多系统高维参量建模重构机制及自适应快速求解等方面的深入研究,在理论与方法突破的基础上形成自主化设计软件平台,为我国相关机电装备制造领域的产品创新设计及向高端化发展提供重要理论基础与设计依据。

装配与紧固技术

    以重大装备中的螺栓联接、过盈连接结构为研究对象,以整机/系统静力学、动力学、精度等三方面特性为目标,研究连接载荷、工作载荷及复合载荷作用下界面、连接构件、机械构件及系统整机中的应力、位移场分布规律,提出涵盖设计参数及装配工艺参数的整机或系统静动性能预测方法。

复杂机械关键零部件抗损定寿设计

    基于冲击损伤理论和微裂纹细观损伤理论,在细-宏观两个尺度层面上建立全寿命冲击损伤本构和演化方程,形成多轴重载冲击下复杂机械关键零部件结构寿命预估方法,推动损伤理论的完善,使对复杂机械关键零部件结构损伤寿命预测更精确。

复杂机电系统多尺度动力学行为及动态设计

综合考虑重大装备系统结构拓扑参数、结合面细观形貌参数、布置参数等多因素对刚度和阻尼影响规律,提出集机构尺度参数、结构参数、驱动参数设计于一体的复杂装备动态设计方法;开展缩比模型物理实验研究及现场振动特性测试,为重大装备动态设计奠定理论基础。

大型重载滚动轴承设计及性能优化

针对复杂机电产品所涉及的大型重载滚动轴承的设计、实验、制造,开展重载紧凑型轴承结构数字化设计技术、低扭矩密封与润滑技术、滚动体低摩擦高稳定运行姿态保持技术、高可靠性轴承制造与装配工艺技术及规范、非均匀壁厚轴承套圈可控硬度梯度热处理技术、轴承环境实验装置研发与实验技术的研究工作。形成自主知识产权的大型重载滚动轴承整套技术,获得一批拥有自主知识产权的重大关键技术和战略产品。

机械系统部件群与本体结构空间耦合布局设计

    针对机械系统部件群与其本体结构的耦合与冲突特点,综合考虑子系统随机突变的冲击载荷特性、布置的多种技术要求和本体结构设计要求,研究不同部件群布置规律与本体结构的耦合关系,建立部件群布置与本体结构的双子系统耦合模型,研究部件群的适应性布置与本体结构耦合设计方法。

 

三、物理实验平台

名称

主要技术参数

盾构机缩尺刀盘试验台

                               

最大土压力       4bar

最大工作长度   4760mm

刀盘直径    900 mm

刀盘转速    12rpm

螺旋输送机转速     015rpm

TBM主驱动试验台

                               

电机额定功率   1.1kW

电机额定转速   1400r/min

制动器额定转矩     50N?m

减速机速比       59.6

增速机速比       24.8

齿轮传动比       6.474

超声相控阵检测仪

                               

显示:8.4800×600彩色TFT

探头接口:I-PEX 160pin

I/O接口:USB 2.0HOST)、HDMI视频接口、LAN 100M网络接口、编码器接口

宽度:20800ns5ns步进

延时精度:010us 精度1ns

热机耦合疲劳试验台

                               

最大推力:120KN

最大负载:2000kg

频率范围:低周0.1Hz,高周5-80Hz

控制仪频率分辨率0.01Hz

10KN常规电磁振动试验台

                               

频率范围:5- 5000Hz

激振最大加速度:100g

最大位移51mm

最大负载:300 kg

高低温交变湿热试验箱

                               

内部尺寸 (mm)1000×1000×1000

温度范围:-20~150 ℃;

温度波动度:±0.5℃;

升温速率:≥ 2.5°C/min

降温速率:1°C/min

MTS伺服静态加载系统

                               

最大额定负荷: 10 kN;

最大速度: 2000 mm/min

位移分辨率: 0.00005mm;

最大高度:1000mm

基站式测试与传感系统

                               

18PXIe1085机箱;

PXIe嵌入式控制模块;

12TBRAID磁盘阵列和控制器;

4PXIe4499振动信号分析仪;

4PXIe4330动态应变分析仪;

1PXIe4357 Pt100铂电阻测量模块;

1PXIe4353热电偶测量模块。

热误差测试系统

                               

18PT100温度传感器;

灵敏度0.1℃;

5个电涡流位移传感器;

动态位移不确定度为2μm

测试软件一套。

模态测试系统

                               

激励系统:一个YC-3型高弹性聚能力锤,量程为125kN,灵敏度为4.17PC/N

响应系统:2PCB-356A16三向加速度,量程为±50g,灵敏度为100mV/g,频响范围为0.55KHz

数据处理软件:一套DASP

 

四、团队人员简介

团队人员

个人简介

                               

孙伟:福彩快3院长、教授博导,辽宁重大装备制造协同创新中心副主任。教育部“新世纪优秀人才支持计划”、辽宁省“百千万层次”人才。研究领域:机械设计学,复杂机电装备多学科协同设计。近年来为解决包括全断面掘进装备、超大型矿用挖掘机、风电装备在内的国家急需重大装备的自主研制,打破国外技术垄断提供了技术支撑。获得中国机械工业科学技术奖一等奖、山西省科学技术奖一等奖等。主持国家级科研项目或企业课题50项;出版专著3部,在国内外期刊和会议发表论文130余篇,其中SCI论文40余篇、EI 论文80余篇,申请专利30余项,其中2项中国发明专利转让给企业。

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马跃:副教授,硕士生导师,福彩快3副院长。主要从事复杂机械装备数字化设计、自动化技术、紧固边界应用的教学与研究工作。参加完成国家973项目、高档数控机床与基础制造装备数控专项、辽宁省教育厅科学技术研究重大项目等,厂矿企业横向科研项目多项。在国内外刊物发表主要学术论文22篇,多篇被国际权威检索机构SCIEI收录。

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孙清超:博士、副教授。国家自然科学基金委员会兼聘专家。主要研究方向:高性能装配与紧固技术、高周/超高周疲劳分析及寿命预测。近5年承担国家自然科学基金项目2项、863项目子课题1项、辽宁省科技创新重大项目1项、教育部博士点基金1项,参与多个科研项目,累计科研经费300余万元。发表论文30余篇,其中SCIEI检索10余篇,申请发明专利9项,获软件著作权1项。培养/协助培养博士研究生1人,硕士研究生10人,其中3人获国家奖学金。

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霍军周:副教授、博导。辽宁省“百千万”层次人才、辽宁省高等教育杰出人才,国家自然科学基金委员会网评专家。主要研究方向:复杂机械系统性能优化及主承力结构寿命预测、全断面掘进机系统设计。近5年承担国家科技支撑计划、国家自然科学基金、辽宁省重大项目等9项,累计科研经费600万元。发表论文60余篇,SCIEI检索45篇,申请和授权发明专利16项,其中2项中国发明专利转让给企业。出版专著2部,获得大连市和辽宁省自然科学优秀论文一等奖,已培养的学生连年获得国家奖学金和企业一等奖学金。

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李震:博士、硕士生导师。主要从事机械装备参数化设计和结构优化设计的教学与研究工作。参加完成国家973项目、高档数控机床与基础制造装备数控专项、辽宁省科技创新重大专项项目等,厂矿企业横向科研项目多项。在国内外刊物发表主要学术论文15篇,多篇被国际权威检索机构SCIEI收录。

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郭正刚:博士、讲师、硕士生导师。主要研究方向:复杂机械系统状态监测与智能控制。承担基本科研项目1项、参与国家自然科学基金项目4项、累计科研经费100余万元。发表论文20余篇,其中SCIEI检索10余篇,申请发明专利1项,获软件著作权3项。

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                                说明: C:\Documents and Settings\Administrator\Application Data\Tencent\Users\239022563\QQ\WinTemp\RichOle\]3QB%X@({IU~8~WQU]]SJPR.png

郭莉: 讲师。主要研究方向:大型掘进装备刀具-介质作用机理,大型掘进装备刀具设计。近5年参与国家科技支撑计划、国家自然科学基金、辽宁省重大项目等6项,发表论文10余篇,其中SCIEI检索5篇。

                               

王林涛:博士,讲师,硕士生导师。主要研究方向:复杂机电系统多学科协同设计,电液控制理论与技术。近五年发表SCI/EI检索论文20余篇,授权发明专利6项。参加国家973项目、863项目3项,负责研制了全断面掘进机电液控制系统综合试验平台,参与国产隧道掘进装备动力系统自助研制,获河南省科技进步奖,教育部博士研究生学术新人奖,陆增祺FPTC高科技奖。担任《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》、《Automation in Construction》等多个国际期刊审稿人。

个人主页:

                               

张伟:博士,讲师、硕士生导师。主要研究方向为精密装备的紧固件静动态力学性能和装配工艺,精密紧固件的性能检测技术及其测试装备制造。近五年来参与国家”863”计划1项,国家自然科学基金项目2项,发表论文7篇,其中SCI检索3篇,EI检索6篇。

 

 

五、承担代表性科研项目

Ø  纵向课题

[1]    国家973计划项目:硬岩掘进装备的关键基础问题的课题硬岩刀盘系统动力学行为与设计理论课题编号:2013CB035402, 资助金额:330万元

[2]    辽宁省科技创新重大专项课题:“5MW及以上大功率风力发电机组主轴轴承研究课题编号:201303006, 资助金额:100万元

[3]    中交天和机械设备制造有限公司项目全断面超大型隧道盾构机刀盘系统设计研究;资助金额:144万元

[4]    2011年国家国际科技合作项目“5WM风电增速器合作研发;资助金额:157.5万元

[5]    辽宁省重大项目:全断面岩石掘进机刀盘刀具地质适应性设计方法及应用课题编号:20112200312012220038;资助金额:200万元

[6]    辽宁省共性技术平台课题:“重大装备多学科协同设计及应用”,资助额:292万元

[7]    国家973计划项目:全断面大型掘进装备设计制造中的基础科学问题的课题多场耦合作用下掘进装备的动态协调控制课题编号:2007CB714006 资助金额:560万元

[8]    教育部新世纪优秀人才支持计划资助课题:基于知识工程的机械产品数字化设计方法研究课题编号:NCET-05-0285 ;资助金额:50万元

[9]    辽宁省科技创新重大专项课题:“卧式加工中心静动热特性分析及低应力制造”,资助金额:300万元

[10] 国家自然科学基金课题:支持敏捷产品开发的设计仓库系统研究课题编号:50475156;资助金额:18万元

[11] 国家自然科学基金:”空间多点分布强冲击下TBM 刀盘边缘过渡区结构损伤机理及抗损定寿设计” (51375001)。资助额:80万元

[12] 国家863计划课题:机电产品设计KBE及设计仓库技术研究课题编号:2002AA411410;资助金额:20万元;

[13] 国家863计划课题大规模客户化产品协同设计系统和机械广义优化设计系统课题编号:2001AA412110;资助金额:30万;

[14] 国家863计划课题:面向大规模定制生产模式的现代设计技术,课题编号:863-511-930-001;资助金额:20万元;

Ø  横向课题

[1]    “全断面复合式土压平衡盾构机刀盘系统设计”;资助金额:50万元

[2]    “全断面掘进机刀盘整体结构及刀具选配布局研究”;资助金额:50万元

[3]    “高速动车齿轮箱优化设计及分析”;资助金额: 25万元

[4]    “两级行星一级定轴1.5MW风电增速齿轮箱性能评定与计算”;资助金额: 30万元

[5]    “高速动车牵引齿轮箱设计与开发”, 资助金额:33万元

[6]    3.0MW风电增速齿轮箱设计与优化”, 资助金额:39.5万元

[7]    3.6MW半直驱风电增速齿轮箱设计与优化”; 资助金额: 33万元

[8]    2.0MW风电增速齿轮箱设计与优化”;资助金额: 35万元

[9]    “减速器三维设计系统开发”;资助金额:52.4万元

[10] “新型宽厚板热矫直机衬套轴承开发”;资助金额:30万元

[11] “太重齿轮传动分公司ERP系统一期工程”;资助金额:53万元

[12] “高性能半封闭螺杆冷水机组研发与制冷成套工程设计”;资助金额:60

[13] “精益生产系统设计与精益制造软件开发”;资助金额:39

[14] “制冷成套工程敏捷设计和管理系统开发”;资助金额:52

 

六、获得奖励

[1] 中国机械工业科学技术奖一等奖,中国机械工业联合会,2014

[2] 山西省科学技术奖一等奖,山西省科学技术奖励委员会,2014

[3] 新世纪优秀人才支持计划, 教育部,2006

[4] 辽宁省教学成果奖一等奖,辽宁省,2012

 

七、发表代表性论著

Ø  教材与专著

[1]    机械工程控制基础. 北京:清华大学出版社,2008

[2]    智能计算与参数反演. 北京:科学出版社,2009

[3]    盾构机土仓压力控制技术.大连:大连理工大学出版社,2011

[4]  全断面岩石掘进机(TBM)刀盘系统现代设计理论及方法.北京:高等教育出版社,2015

[5]  复杂机械系统工程问题智能优化方法. 北京:北方交通大学出版社,2015

 

Ø  申请和授权的发明专利

[1]      孙伟, 黄明, 孙清超, 张德功. 一种利用植物枝条加工筷子的全自动生产线, 中国, 申请号:2013101059578.


[2]      孙伟, 穆晓凯, 李诗航, 孙清超. 一种草本茎秆类筷子磨削加工机, 中国, 申请号2014105711315.


[3]      孙伟, 马铁强. 基于拓扑邻接逼近的CAD模型检索方法: 中国, 200810187194.5[P/OL]. 2008-12-12.


[4]      孙伟, 霍军周. 全断面岩石掘进机滚刀米字型结构布置方法: 中国, 200910187788.0 [P]. 2009-09-30.


[5]      孙清超, 臧含书, 孙伟, 吴君良等. 散料冲击试验机及其进行冲击实验的方法, 中国, 申请号: 2013103054780.


[6]      孙清超, 党会鸿, 马跃, 孙伟等. 摆锤式废钢冲击破碎试验装置, 中国, 申请号:2013102188400.


[7]      孙清超, 王传磊, 孙伟, 党会鸿等. 废钢破碎机进料装置, 中国, 申请号:2013102185563.


[8]      孙清超, 黄信, 石博文, 孙伟等. 一种间接测量装配结合面应力分布的测量系统及测量方法, 申请号: 2014106294329.


[9]      孙清超, 黄信, 石博文, 孙伟等. 一种机床装配结合面应力分布测量薄膜、系统及方法, 申请号: 2014106240329.


[10]  孙清超, 石博文, 邓长桥, 张元良等. 一种根据GBF区尺寸预测离心压缩机叶轮可再制造性的方法, 中国, 申请号:2014105096617.


[11]  王林涛,孙伟,孙清超,霍军周,马宏辉,穆晓凯. 一种的管片拼装机回转运动电液控制系统, 中国, 申请号:201410835195.1.


[12]  孙清超, 孙伟, 党会鸿, 石博文. 分段进化遗传运算系统[简称:SEGAS] V1.0. 登记号:2014SR000180,中国, 2014-01.


[13]  霍军周,杨静,孙伟. 伸缩扩挖滚刀及水射流组合破岩刀盘设计方法. 申请号:2013102849352,授权公告号:ZL201310284935.2,授权公告日:2015.01.07


[14]  霍军周,李涛,孙伟,周建军. 一种滑动支撑的掘进机盘型单刃滚刀设计方法. 申请号:2013101888824,授权公告号:ZL201310188882.4,授权公告日:2015.01.07


[15]  霍军周,孙伟,杨静. 可伸缩多刃扩挖滚刀分区切削刀盘的设计方法. 专利申请号:201310285359.3,授权公告号:ZL201310285359.3,授权公告日:2015.07.15


[16]  霍军周,李涛,孙伟,张旭. 一种掘进机中心二联滚刀设计方法. 专利申请号:201310211543.3,授权公告号:ZL201310211543.3,授权公告日:2015.07.22


[17]  霍军周,蔡宝,张旭,李震. 基于垫片和定位块的滚刀高度调节方法. 专利申请号:201310689220.5,授权公告日:2015.06.15


[18]  霍军周,杨静,孙伟. 全断面岩石掘进机刀盘溜碴板支撑筋设计方法. 专利申请号:2013101188776


[19]  霍军周,吴瀚洋,孙晓龙,杨静.一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法.专利申请号:201410003279.9


[20]  霍军周,王亚杰,张旭.全断面岩石掘进机带嵌入式传感器的主轴承组件.专利申请号:201310704536.7



八、在读学生与已毕业学生

      截至目前,已毕业硕士研究生75名,已毕业博士生12名;就职企业包括:汽车、高速铁路、数控、大型工程机械、新能源等行业的国内外龙头企业;在读硕士生60余名,在读博士生8名;培养的学生连年获得国家奖学金和企业一等奖学金。

九、联系方式

孙伟:0411-87407510E-mailsunwei@dlut.edu.cn

马跃:0411-87406166E-mailmyue@dlut.edu.cn

孙清超:0411-87407435E-mailqingchao@dlut.edu.cn

霍军周:0411-87407435E-mailhuojunzhou@dlut.edu.cn

李震:0411-87407435E-maillizhen@dlut.edu.cn

郭正刚:0411-87407435E-mailgzg@dlut.edu.cn

郭莉:0411-87407435E-mailguoli@dlut.edu.cn

王林涛:0411-87407435E-mailwlt@dlut.edu.cn

张伟:0411-87407435E-mailweizhang@dlut.edu.cn

 
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