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701机械设计及自动化系

作者:       发布: 2019-05-14      来源:

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1.   简介

机械设计及自动化系始建于1952年,1988年获评国家首批机械学重点学科,1981年和1990年分别获准设立机械学博士点和机械工程博士后流动站,属于国家“211工程”和“985工程”重点建设学科。现有专职教师17人,其中,教授7人、副教授5人、高级实验师2人、助理教授1人、助理研究员1人、讲师1人。

经过多年学科建设,机械设计及自动化系已发展成为国内外颇具影响力的教学科研单位。在变速传动理论与技术、润滑与密封技术、智能机械设计、航天器结构与机构、产品性能数字化分析与仿真、微纳尺度结构材料性能模拟及设计、可靠性设计理论与零部件可靠性设计等方面,结合国家重大需求,突出航空航天特色,在基础理论、关键技术和重要装备方面取得了一系列有特色的研究成果,处于国内先进水平。

近年来,承担了国家自然科学基金、国防科学基金、航空科学基金、北京市自然科学基金、工信部重大机床专项、国防科技攻关等重要科研项目,获得了以国防科学技术二等奖、国防科学技术三等奖、航空科学技术一等奖、教育部自然科学二等奖、北京市精品教材、北京市“十二五”优秀教学成果二等奖、北京航空航天大学教学成果一等奖和二等奖等为代表的科研教学奖励,取得了一批高水平研究成果。

2.   学科方向

1)专业与学科:

l  本科专业:机械工程及自动化

l  硕士学位学科点:机械设计及理论

l  博士学位学科点:机械设计及理论

l  博士后流动站:机械工程

2)学科方向:

l  变速传动理论与技术

l  润滑与密封技术

l  智能机械设计

l  航天器结构与机构

l  产品性能数字化分析与仿真

l  微纳尺度结构材料性能模拟及设计

l  可靠性设计理论与零部件可靠性设计

3.   组织机构

机械设计及自动化系集教学与科研为一体,下设1个教学中心和5个研究中心。

 

4.   主要研究方向

机械设计及自动化系的主要研究方向为:变速传动理论与技术、润滑与密封技术、智能机械设计、航天器结构与机构、产品性能数字化分析与仿真、微纳尺度结构材料性能模拟及设计、可靠性设计理论与零部件可靠性设计。

1)变速传动理论与技术

变速传动理论与技术涉及高速、高温、重载等多场耦合作用下传动理论与方法,对减速机和传动机构进行革命性的设计与研究的新方法,通过数字化设计与精密制造技术相结合,以轮齿几何、传动性能的接触分析、制造精度误差以及服役中轮齿变形与应力分析为基础,开展新型结构、多场耦合下传动系统设计与研究。该研究方向具有多场耦合、学科交叉、时变非线性等复杂特征。正在探索新型零误差传动设计方法、高精密轮齿传动系统振动研究、新一代高性能GTF发动机传动系统设计与优化,尝试建立现代变速传动新理论与方法,为我国传动理论学科发展和新型传动技术提高奠定基础。

2)润滑与密封技术

润滑是改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力、减缓磨损的重要技术措施。密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质侵入机械设备内部的重要技术措施。高性能的润滑与密封技术对于提高摩擦副的寿命、减少泄漏和有效控制二次流具有重要研究意义。主要研究内容包括:高速转子系统动密封技术、复合结构小间隙气膜动密封设计与分析技术、柔性自适应动密封设计与分析技术;外圆表面磁流体微量去除超精加工技术;微型高速气流发生器的润滑与密封技术。该研究方向技术交叉性强,涉及力学、机械学、摩擦学等学科的基础科学问题,其核心技术与工艺面向高性能航空航天动力系统需求,具有重要理论意义和工程应用价值。

3)智能机械设计

智能机械设计涉及到生物医学工程、仿生学及现代机构学等交叉学科,它基于器械与器官组织的作用、生物灵巧运动行为,在智能化医疗器械、仿生机器人、柔性机构、可穿戴设备等重要领域展开研究。该研究方向具有多学科交叉、人机交互、智能化、高精度、多传感器融合等技术特征。通过探索新机构的设计理论、柔性多体动力学建模与智能控制方法,尝试在柔性机构、灵巧机构、仿生机器人等方面寻求创新,形成智能机械设计与分析的理论体系,提高我国相关领域装备的自主设计和集成能力。

4)航天器结构与机构

航天器结构与机构是随着航天技术的发展,以机构学理论为基础,以空间应用为目标而发展起来的一个机构学新分支。具有工作环境恶劣、可靠性要求高、重量体积功耗限制严格、大柔度、大跨度等特点。属于机械学、电子学、自动控制、热控、材料学、可靠性等多学科交叉领域。研究热点包括:航天器结构设计、航天器机构设计、航天器轻量化拓扑与多学科综合优化等,已成为航天科技中最关键与最具价值的核心技术之一。

5)产品性能数字化分析与仿真

随着计算机软硬件发展,从产品的概念设计、详细设计到产品加工、试验、管理报废处理等所有环节均可采用数字化手段予以实现。因此,产品性能数字化分析与仿真技术是各种复杂产品设计分析过程中不可缺少的技术手段。研究内容主要包括:产品性能分析与仿真集成技术、产品多学科优化设计技术、产品数字化可靠性设计与仿真技术、数字化试验验证技术、刚柔耦合设计与分析技术、结构热与动力学性能分析技术、复合材料结构一体化优化技术、机械构件残余应力优化与控制技术等。应用数字化手段、理论基础知识、工程应用背景和人类思维经验,对产品性能进行全面的分析、评估与验证,对于提高产品性能、缩短产品研制周期、降低产品研制成本具有重大意义。  

6)微纳尺度结构材料性能模拟及设计

随着机械加工和检测技术的发展,产品的空间尺度不断向微纳级别逼近。随着产品部件的小型化发展,新的设计理论和方法亟待被提出。随着器件的微小化,材料的尺寸效应不能被忽视,材料表现出宏观材料所并不具备的特性。因此,微纳尺度的结构设计和材料设计往往难以分割。主要研究内容包括:采用多尺度模拟技术研究微纳尺度材料结构的机械特性,包括力学特性、热力学特性等,并对微纳加工过程进行数值模拟分析,为进一步微纳尺度结构材料设计和加工过程的优化分析奠定基础。    

7)可靠性设计理论与零部件可靠性设计

在工程实际中,机械产品设计参数的概率分布规律往往难以确定,对于概率分布信息缺乏的可靠性分析与设计,传统的机械可靠性分析与设计方法的计算结果难免会产生误差或者出现错误。而现今液压元件和系统的可靠性分析与设计的技术尚大多以经验积累或实验测试为基础模式,液压元件和系统的失效机理还没有充分揭示。因此,如何在概率统计数据缺乏的情况下更加精确地计算出液压及机械零部件精确的可靠性的各项指标一直是国际学术界的热点问题之一。主要研究内容包括:结构可靠性设计的高阶矩理论方法,动态可靠性理论方法,多元渐变可靠性理论方法,动态与渐变耦合可靠性理论方法的研究,并在此基础之上,对液压管路、液压阀、液压泵、滚动轴承等液压以及机械多类元件与系统的可靠性设计、可靠性灵敏度分析及可靠性稳健设计及试验。

5.   联系方式

1)系主任:边宇枢,电话:15010159188,电子邮箱:bian_bys@buaa.edu.cn

2)系书记:吴琼,电话:13466617275,电子邮箱:wuqlc@126.com

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