校企合作毕业设计

涂层型关节轴承的设计与开发

机械工程

资助企业: 上海宇航系统工程研究所

资助年份:

企业导师: 崔琦峰

指导教师: 张执南

项目成员: 黄坤元 鲁嘉懿

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项目简介

项目概述

涂层型关节轴承是航天器太阳翼展开机构、空间站对接机构等关键运动部件中的重要支承元件,其磨损寿命直接关系到机构运动精度与长期服役可靠性。针对传统“试错法”研制周期长、成本高、难以在设计阶段快速评估磨损寿命的问题,本项目围绕磨损寿命快速预测,通过有限元仿真构建数据集、建立递推式磨损寿命预测架构并集成软件,实现由结构工况参数输入到磨损寿命预测结果输出的数字化评估流程,为后续结构优化和工程应用提供重要支撑。


项目目标

项目主要目标是建立面向涂层型关节轴承设计阶段的磨损寿命预测方法与软件工具。首先,用有限元仿真代替传统的“试错法”实验,构建面向磨损寿命预测的数据集;随后,建立自适应磨损系数预测模型代替传统恒定磨损系数假设;此后构建基于机器学习的磨损寿命预测架构,并最终集成为磨损寿命预测软件,为涂层型关节轴承磨损寿命在设计阶段的快速预测提供便捷工具。


项目成果

项目已形成一套涂层型关节轴承磨损寿命预测软件及配套预测流程。通过有限元仿真构建了包含30组工况的寿命预测数据集,并以接触中心磨损深度达到阈值作为寿命判据;模型方面,递推式磨损寿命预测架构表现优于FNN、1D-CNN、GRU、LSTM和原始Transformer等基线模型,物理实验验证误差低至1.45%;软件方面,实现了参数输入、模型调用、寿命递推、曲线显示、阈值标注和结果导出等功能。


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