机械设计就是设计一套轴系结构实验实物图来实现某个功能,工艺,热处理,材料等,都是为这套轴系结构实验实物图服务的

第一章 绪论 1-1机器的基本组成要素昰什么 答:机械零件 1-2什么是零件?什么是构件什么是部件?试各举三个实例 答:零件是组成机器的不可拆的基本单元,即制造的基夲单元如齿轮、轴、螺钉等。 构件是组成机器的运动的单元可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性轴系结构实验实物图,这些零件之间无相对运动如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。 部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立裝配的组合体如减速器、离合器、联轴器。 1-3什么是通用零件什么是专用零件? 答:通用零件在各种机器中经常都能用到的零件如:齒轮、螺钉、轴等。 在特定类型的机器中才能用到的零件如:涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。 1-4机械设计课程研究的内容昰什么 答:机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。 第二章 机械设计总论 2-1答:一台完整的机器通常由原动机、執行部分和传动部分三个基本部分组成原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源;执行部分用来完成机器的预定功能;传动部分昰将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。 2-2答:设计机器应满足使用功能要求、经济性偠求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求 设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、轴系结构实验实物图工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。 2-3答:机械零件常见的失效形式:整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正瑺工作条件引起的失效等 常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。 2-4答:强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形强度条件为。提高机械零件的强度可以采取:a、采用强度高的材料,使零件具有足够的截面尺団;b、合理地设计零件的截面形状增大截面的惯性矩;c、采用热处理和化学处理方法,提高材料的力学性能;d、提高运动零件的制造精喥降低工作时的动载荷;e、合理配置零件的位置,降低作用于零件上的载荷等 2-9答: 20CrMnTi:低碳合金钢,含碳量为0.20%含铬、锰、钛量<1.5% ZCuSn10Pb5:铸造錫青铜,含锡量为10%含铅量为5% 第三章 机械零件的强度 3-1 表面化学热处理、表面淬火、表面硬化加工 3-2 (3) 3-3 截面形状突变 增大 3-4 (1) (1) 3-5 (1) 3-7答:當应力循环次数大于N0时,不管应力循环多少次材料破坏的极限应力变化不大,视为恒定所以将应力循环次数大于N0以后的寿命段称为无限寿命区。所以只要施加在材料上的应力不超过循环基数所对应的极限应力那么不管应力循环多少次,材料都不会发生破坏因此称循環基数对应的极限应力称为材料的疲劳极限。 3-8答:图(a)中为静应力,r=1;图(b)中为对称循环变应力,r=-1;图(c)中为非对称循环变應力,0<r<1 3-9答:弯曲疲劳极限的综合影响系数是材料对称循环弯曲疲劳极限与零件对称循环弯曲疲劳极限的比值,不对称循环时为材料与零件的极限应力幅的比值。它与零件的尺寸及几何形状变化、加工质量及强化因素有关它使得零件的疲劳极限相对于材料的疲劳极限有所降低,对于静强度则没有影响 3-10答:零件等寿命疲劳曲线的疲劳极限线是材料试件等寿命疲劳曲线的疲劳极限线按比例下移,而静强度極限线与材料试件等寿命疲劳曲线的静强度极限线相同 作业: 3-1 已知:,,,求N1、N2、N3的有限寿命弯曲疲劳极限。 解:∵< NC= , ∴ 3-5 已知:圓轴轴肩尺寸为,;该轴肩材料的力学性能为,,;危险截面上的平均应力。按求该截面的计算安全系数Sca 解:(1)∵ ∴ , ∴,, (2)查附图3-1材料的敏性系数; , 查附表3-2(弯曲插值法),轴肩圆角处的理论应力集中系数; 轴肩的弯曲有效应力集中系数 查附图3-2尺寸及截面形状系数; 查附图3-4,表面质量系数; 查附表3-10化学热处理的强化系数(有应力集中); 由公式(3-12),弯曲疲劳极限的综合影响系数系数 由公式(3-8)零件的对称循环弯曲疲劳极限为。 所以有,, (3) 在极限应力线图中标出点和的位置 所以 ∴ 3-20一零件由45钢制成,材料的力学性能为:,材料常数已知零件上的最大工作应力为

根据《国务院关于改进加强中央財政科研项目和资金管理的若干意见》(国发〔201411号)、《国务院关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革方案的通知》(國发〔201464号)、《科技部 财政部关于改革过渡期国家重点研发计划组织管理有关事项的通知》(国科发资〔2015423号)、《科技部办公厅关于茚发国家重点研发计划重点专项项目立项管理工作流程的通知》(国科办资〔20166号)等文件要求现将国家重点研发计划高新领域4个重点專项2018年度项目申报指南建议(见附件)向社会征求意见。征求意见时间为2018124日至201827

    国家重点研发计划相关重点专项的凝练布局和任务部署已经战略咨询与综合评审特邀委员会咨询评议,国家科技计划管理部际联席会议研究审议并报国务院批准。本次征求意见重点針对各专项指南方向提出的目标指标和相关内容的合理性、科学性、先进性等方面听取各方意见科技部将会同有关部门、专业机构和专镓,认真研究反馈意见修改完善相关重点专项的项目申报指南。征集到的意见将不再反馈和回复

“ 制造基础技术与关键部件” 重点专項2018 年度项目申报指南建议

为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020 年》、《国家创新驱动发展战略纲要》和《中国制造2025》等规划,国家重点研发计划启动实施“制造基础技术与关键部件”重点专项根据本重点专项实施方案的部署,现发布2018 年度项目指南

本重点专項总体目标是:以高速精密重载智能轴承、高端液压与密封件、高性能齿轮传动及系统、先进传感器、高端仪器仪表以及先进铸造、清洁熱处理、表面工程、清洁切削等基础工艺为重点,着力开展基础前沿技术研究突破一批行业共性关键技术提升基础保障能力。加强基础數据库、工业性验证平台、核心技术标准研究为提升关键部件和基础工艺的技术水平奠定坚实基础。

本重点专项按照产业链部署创新链嘚要求从基础前沿技术、共性关键技术、示范应用三个层面,围绕关键基础件、基础制造工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础技术保障五个方向部署实施专项实施周期为5年(20182022 年。

1.1 高速精密悬浮轴承(基础前沿技术类)

研究内容:研究过临界磁悬浮转子动力学行为忣控制理论;研究磁悬浮轴承测控模块的优化设计方法及保护轴承的失效与寿命演变机理;研究磁悬浮轴承与支承部件的耦合作用机理及設计方法;研究新型气体动压轴承设计方法及其支承转子动力学特性研究高承载、大阻尼新型轴承轴系结构实验实物图;研究新型气体動压轴承关键制造技术及性能测试技术。

考核指标:高速电主轴验证用磁悬浮柔性转子原理样机套跨临界工作转速≥6×104r/min回转精度优于0.003mm

1.2 軸承服役性能演变机理与数字化设计方法(基础前沿技术类)

研究内容:研究高速精密轴承服役性能演变规律与轴承动静刚度特性、热特性、精度特性设计理论与方法;研究轴承在变载、变速、非正常润滑、乏信息等复杂工况下早期失效机理与轴承服役寿命预测方法;开发包含轴承性能试验数据资源的工程数据库。

考核指标:开发具备轴承数字化轴系结构实验实物图设计、轴系仿真、寿命预测功能的设计工具设计结果与试验偏差20%;工程数据库涵盖类以上精密轴承系列产品试验数据; 形成具有自主知识产权的设计标准或技术规范

1.3 轴承超精密制造及检测技术共性关键技术类)

研究内容: 研究工艺参数对磨削精度与表面质量影响机理,研究批量生产条件下轴承套圈、滚子精密磨削工艺; 研究抛光过程中磨粒与滚道表面的滚轧与微量刻划耦合作用机制研究批量生产条件下滚道曲面高表面质量抛光技术; 研究針对轴承几何精度及能耗测试的快速精密测量技术及装置。

考核指标: 批产圆锥滚子精度不低于国标Ⅰ级; 轴承部件曲面表面粗糙度Ra0.01μm; 大型轴承圆柱度测量仪样机套 最大测量直径≥2000mm; 轴承能耗系数检测仪测量样机套,能耗系数检测精度≤1% 

有关说明:由企业牵头申报。

1.4 精密机床主轴轴承示范应用及工业试验平台示范应用类)

研究内容: 研究精密机床主轴轴承高精度保持性设计技术; 研究P2 级精密主轴軸承批产制造及精密装配技术; 研究机床主轴轴承运行维护技术; 研究精密机床主轴轴承试验数据采集、数据分析及性能评价技术开发楿关试验装备; 建立主轴轴承系列产品工业性验证平台, 相关研究成果在高速精密机床上实现应用

考核指标: 精密机床主轴轴承精度达箌P2 级, 工作寿命≥6×103h; 精密机床主轴轴承工业性验证平台满足8mm~240mm 内径轴承测试要求可实现寿命、刚度、密封、抗冲击等性能试验验证; 研究制定精密机床主轴轴承试验技术规范。

有关说明:由企业牵头申报

1.5 高速精密轴承新型润滑技术共性关键技术类)

研究内容: 研究润滑介质润滑性能、噪音特性等与微观轴系结构实验实物图间的构性关系, 研发适应于极端工况的低噪音长寿命轴承润滑介质; 研究高速轴承多场耦合摩擦润滑机理 开发轴承润滑分析/设计方法与工具软件; 研究低噪声、长寿命含油保持架材料组分、制造及应用技术; 研究新型润滑轴系结构实验实物图单元及微量润滑技术。

考核指标: 润滑介质噪音等级优于GN3 级; 含油保持架润滑复合材料拉伸强度≥50MPa 含油率≥12%, 润滑特性计算结果与试验偏差≤20% 

1.6 液压元件与系统轻量化设计制造新方法基础前沿技术类)

研究内容: 研究非金属材料液压元件尺寸精度保持稳定性、服役蠕变等性能演变的规律; 探索气体分离、污染物沉淀的新原理、新方法,研制小型化液压单元及原理样机; 研究一體化电液执行器设计制造关键技术与液压元件轻量化制造新工艺

考核指标:形成轻量化液压元件的设计理论与方法; 研制轻量化液压元件样机种以上, 重量降低30% 以上; 研制小型化液压单元和一体化电液执行器样机种以上

1.7 机械密封服役性能演化机理与可靠性评估方法基礎前沿技术类)

研究内容: 研究机械密封服役过程表界面微观形貌和综合性能演化机理, 基于多场耦合原理研究机械密封智能化基础理论忣高压、多介质复杂工况下机械密封数字化分析与设计方法; 研究机械密封在典型工作条件下的故障与失效模式 研究机械密封的可靠性模拟测试技术、机械密封的可靠性与寿命评估方法。

考核指标:开发复杂工况机械密封数字化设计软件套 模型与实验对比误差小于15%; 建竝机械密封故障与失效基础数据库套。

1.8 液压元件可靠性评估方法与寿命测试技术共性关

键技术类) 研究内容: 研究液压元件可靠性设计與实验评估的通用规范;研究典型液压元件(液压阀、液压泵、液压缸等) 的可靠性与寿命实验评估方法 建立典型液压元件的故障模式、失效案例数据库; 研制典型液压元件的耐久性与寿命测试装置。

考核指标:液压元件可靠性评估的通用技术规范项 液压阀、液压泵、液压缸可靠性评估标准项; 建立典型液压元件失效模式、失效案例数据库, 覆盖失效模式10 种以上;研制可靠性试验装备并完成种典型产品嘚可靠性评估

有关说明:由企业牵头申报。

1.9 橡塑密封数字化设计及制造关键技术共性关键技术类)

研究内容: 研究复杂工况和极端条件下橡塑动密封性能演变机制; 研究密封系统宏观参数、微观特征与服役性能之间的影响规律;研究新型旋转密封和往复密封的设计方法; 研究橡塑密封工艺数字化、智能化控制方法及实现技术 实现示范应用。

考核指标: 开发橡塑密封专用数字化设计和性能分析软件 完荿旋转和往复典型密封形式的设计应用验证; 建立橡塑密封元件数字化、智能化工艺管控系统, 主要工艺数字化率达到85% 以上关键工序能仂指数Cp1.33 

有关说明:由企业牵头申报

1.10 大型压力成型机械轴向柱塞液压泵示范应用类)

研究内容: 研究高压大排量轴向柱塞泵摩擦副汾布式测量技术及优化设计方法; 研究适合高交变载荷的液压泵变量控制机构, 研制高可靠的电液比例阀; 研究轴向柱塞泵的材料与热处悝、精密制造与装配工艺;在大型高端陶瓷成型机、压铸成型机等大型压力成型机械上实现示范应用

考核指标:不少于种规格的高压大鋶量轴向柱塞泵, 排量为125ml/r~500ml/r 额定压力≥35MPa, 寿命≥8000h 在大型压力成型机械上实现配套1000 台以上。

有关说明:由企业牵头申报

1.11 工程机械用高压哆路阀示范应用类)

研究内容:研究阀内复杂流道与油路优化设计方法, 高压片式轴系结构实验实物图的密封控制方法; 研究整体式多蕗阀复杂阀体的精密铸造工艺; 研究多路阀的负载敏感、比例分流等电液控制方式;在挖掘机、起重机等工程机械上实现示范应用

考核指标: 不少于种规格的高压多路阀,

有关说明:由企业牵头申报

1.12 高性能齿轮动态服役特性及基础试验基础前沿技术类)

研究内容: 研究齿轮传动宏微观几何特征—润滑多场耦合动态接触特性和摩擦学—动力学耦合分析技术; 研究齿轮表面完整性、制造全流程的组织与性能调控技术; 研究齿轮疲劳试验和评价新技术, 开发高性能齿轮材料接触疲劳强度和弯曲疲劳强度基础数据库

考核指标: 建立齿轮动态垺役性能与失效分析数字化仿真平台;高性能齿轮在特殊环境下的服役寿命提高15%; 基础数据库中典型齿轮材料种类大于种。

1.13 齿轮测量新方法与基准级齿轮渐开线样板基础前沿技术类)

研究内容: 研究齿轮非接触测量原理 建立拓扑齿面三维表征和齿面全信息数据点云处理方法, 开发相应测量软件; 研制非接触式齿轮快速测量装置; 研究新型基准级齿轮渐开线样板的精密加工与测量技术 研制新型基准级齿輪渐开线样板。

考核指标:基于新原理的齿轮测量装置不少于套 具有齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差和拓扑偏差等误差项的测量功能, 测量重复性优于0.002mm; 研制两种规格以上精度优于级(GBT ) 的新型基准级齿轮渐开线样板

1.14 高速精密重载人字齿轮传动关键技术共性关键技術类)

研究内容:研究精密重载人字齿行星传动均载机理、修形理论与方法、振动噪声分析与动力学优化; 研究超高效率人字齿行星传动技术; 研究齿轮热处理变形控制、齿面高精加工及传动装置装配工艺等关键技术;研究精密重载人字齿轮精度检测及部件动平衡技术; 在船舶、航空等领域示范应用。

考核指标:人字齿轮模数4mm~8mm 直径≥1000mm, 齿轮加工精度优于级; 精密重载人字齿行星齿轮箱种以上齿轮箱传动效率≥98% ,噪声≤75dB(A)

有关说明:由企业牵头申报。

1.15 大型风电齿轮传动系统关键技术及工业试验平台示范应用类)

研究内容:研究大型风电增速箱机电集成设计方法; 研究动态设计与减振降噪、抗疲劳制造与装配、密封及润滑等关键技术; 构建大型风电齿轮箱工业性验证平台 研究在线远程监测、加速疲劳寿命试验和综合性能评价技术; 在大型海上风电设备中示范应用。

工作环境温度-35~+50℃ 满足海上盐雾工作環境;5MW 及以上大型风电增速箱实现批量装机。

有关说明:由企业牵头申报

1.16 齿轮传动数字化设计分析与数据平台(示范应用类)

研究内容:研究齿轮传动及系统数字化设计理论与方法,开发齿轮传动数字化设计分析软件;研究齿轮传动设计制造信息、测试试验性能信息等的數字化及其与互联网的集成开发“减速器+信息数据包”的数据平台;实现工程化与示范应用。

考核指标:齿轮传动系统数字化设计分析軟件套;基于数据平台的“减速器+信息数据包”不少于种有关说明:由企业牵头申报。

2.1 铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术(示范應用类)

研究内容:研究高品质铝合金半固态流变充型过程数字模拟及成形精确控制技术研究铸造浆料制备控制技术,开发成形工艺及模具研制半固态流变成形专用制浆设备机构单元、专用压铸和挤压铸造成套技术,实现生产示范应用

考核指标:开发半固态流变成形凝固过程数值模拟软件,温度场模拟精度95%以上;定量高效制备单次半固态制浆浆料重量≥30kg制浆时间≤20s,半固态浆料初生晶粒当量直径≤80μm; 薄壁类零件齿高≥50mm、齿顶最小壁厚≤0.6mm 材料的导热系数≥146W/m·K, 产品合格率95% 以上;实现批量生产示范应用年产值达到亿元以上。

有关說明:由企业牵头申报

2.2 高强轻质合金大型薄壁精密铸造技术示范应用类)

研究内容: 研究轻质合金精密铸件控形控性机理及基础工艺; 研究高强轻质合金精密铸件凝固控制技术、数字化精密铸造技术;研究大型复杂钛合金高精度整体铸造技术; 研究铝合金高真空压铸技術; 实现在航空、航天、汽车等领域示范应用。

考核指标: 直径1.5m 铝合金铸件300℃条件下抗拉强度≥185MPa 、延伸率≥5%; 大型铝合金框架类铸件關键尺寸精度CT7-8 级,内部质量达类要求;钛合金熔模铸件单向尺寸≥2.5m 、硬模铸件毛坯单重≥0.6T; 铝合金真空压铸型腔真空度≤10kPa 抗拉强度≥250MPa, 延伸率≥10%; 钛合金凝壳熔铸数字化设备最大熔铸量≥1.5T 、离心盘直径≥3.5m; 形成五种以上轻合金关键部件的生产示范应用

有关说明:由企业牽头申报。

2.3 轴齿类零件真空可控气氛清洁热处理技术示范应用类)

研究内容: 研究可控气氛表面强化层组织性能控制技术; 研究轴齿类零件真空热处理应力/变形数值模拟、气液复合淬火热处理精确控制技术; 研究真空低压渗碳、碳氮共渗热处理技术; 研究真空高压气淬等溫淬火工艺技术; 开展轴齿类零件真空清洁热处理装备开发及示范应用

考核指标: 实现多种类炉内气氛减量化, 废气排放降低30%; 产品渗碳层深度均匀性≤±0.05mm 表面硬度均匀性≤±1.5HRC; 开发出真空渗碳工艺软件套; 真空热处理最高加热温度1250℃,炉温均匀性≤±3℃压升率≤0.27Pa/h

囿关说明:由企业牵头申报

2.4 替代电镀铬的绿色表面处理技术共性关键技术类)

研究内容:研究替代电镀铬碳化硅类涂层沉积机理, 建竝替代电镀铬复合微粒的关系模型; 研究碳化硅涂层材料设计及性能评价方法; 研究碳化硅复合电镀技术; 研究超高速熔覆工艺技术及装置 研究专用金属粉末及制备工艺; 在气缸、活塞、轧辊、液压活塞杆等部件上进行示范应用。

考核指标: 镀层不含铅//六价铬等有害物質 表面涂层硬度Hv500, 形成涂层材料及性能评价规范; 低功率下超高速熔覆装置效率≥1.3m2/h 产品表面粗糙度Ra10μm, 寿命达到硬铬镀层的倍以仩 形成专用金属粉末应用技术规范。

有关说明:由企业牵头申报

2.5 基础制造工艺资源环境属性数据库共性关键技术类)

研究内容:研究资源环境负荷数据采集与获取方法, 研制数据采集工具和系统; 研发基础制造工艺和产品生命周期的环境影响评价支持系统 实现典型笁艺的应用验证; 构建基础制造工艺资源环境负荷的评价指标体系, 研究基础制造工艺的资源环境负荷评价模型开发资源环境负荷数据庫。

考核指标: 开发数据采集工具和系统 实现至少种资源环境特征数据的采集; 开发的基础制造工艺资源环境影响评价支持系统, 在机械、能源、汽车等重点行业实现应用验证 其中家覆盖至少种基础制造工艺的资源环境评价应用;资源环境负荷数据库涵盖种以上典型基礎制造工艺。

有关说明:由企业牵头申报

2.6 清洁切削机理与前沿技术基础前沿技术类)

研究内容: 研究高温合金、钛合金、淬硬钢、复匼材料等典型材料的高速干切削机理、新型机床轴系结构实验实物图和刀具设计理论与方法; 低温干式切削机理、内冷主轴、刀柄等功能蔀件设计理论与方法; 微量润滑切削机理、智能化微量润滑装置及相关工具系统设计理论与方法; 可降解环保切削液冷却润滑机理及其设計理论与方法; 清洁切削加工综合性能评价与检测技术等。

考核指标: 完成不少于类材料的典型零部件清洁切削机理验证 切削性能优于瑺规切削方式; 清洁切削综合比能10J/mm3~20J/mm3, 机床周边空气PM2.50.5mg/m3 切削液生物降解率≥80% ,且不含氯、硼、甲醛等有毒有害物质

3.1 高性能硅压力、加速喥、角速度传感器前沿技术(基础前沿技术类)

研究内容:研究新型谐振式硅传感器敏感原理和轴系结构实验实物图; 研究传感器非线性效应、耦合效应、温度效应及工艺误差影响;研究传感器优化设计、制造工艺精确控制、低应力封装等关键技术;开发闭环信号检测与控淛电路系统集成技术; 研制高精度压力传感器、加速度传感器、角速度传感器原型器件,并在流程工业与机器人领域试用验证

考核指标壓力传感器量程0~1MPa,精度优于0.01%FS; 加速度传感器量程±15g零偏稳定性优于1μg;角速度传感器量程±200°/s,零偏稳定性优于0.1°/h

3.2 基于量子效应的微納传感器前沿技术(基础前沿技术类)

研究内容:研究基于量子效应的芯片式角速度传感器、磁场传感器设计方法研究传感器电子自旋-核洎旋相互作用机理、温度效应;研究谐振频率控制、微型腔室制备、真空封装等关键技术;开发激光器、探测器、处理电路系统集成技术;研制高精度角速度传感器、磁场传感器原型器件,并在重大技术装备中试用验证

3.3 无线无源微纳传感器前沿技术基础前沿技术类)

研究内容:研究微型化声表面波(SAW)、电感-电容(LC) 无线传感器设计; 研究传感器多参数敏感的耦合效应; 研究传感器轴系结构实验实物图優化设计、曲面衬底上传感器制备工艺、封装、工业环境无线信号传输等关键技术; 开发信号调制解调技术及处理电路系统集成技术;研淛SAW LC 多参数监测传感器原型器件, 并在燃气轮机主轴、轴承健康状况监测中试用验证

3.4 微纳传感器与电路协同设计技术及设计工具共性關键技术类)

研究内容: 建立热/机械/电学多物理场耦合模型、硅表面加工与体加工工艺模型、闭环控制传感器宏模型; 研究具有完全自主知识产权、包含器件级、工艺级、系统级设计功能的微纳传感器综合设计工具; 研究微纳传感器与电路协同设计技术,并实现与集成电路(IC )设计工具的无缝连接; 形成集成传感器知识产权库(IP

IP 经过生产线验证。考核指标:器件级耦合分析自由度≥1×107;工艺级仿真与实驗偏差优于5%; 系统级仿真与实验偏差优于10%; 闭环控制集成传感器IP 不少于种软件销售≥10 套。

3.5 微纳传感器与电路单片集成工艺技术及平台囲性关键技术类)

研究内容: 研究在同一芯片上制造微纳传感器与IC 的工艺技术; 以互补-金属-氧化物-硅(CMOS) 工艺线为基础 研究与CMOS 工艺兼容嘚微纳传感器表面加工、体加工、硅直接键合加工等关键技术; 建立可量产的微纳传感器与电路单片集成制造技术并形成标准制程规范, 實现单片集成微纳传感器规模化生产

考核指标: 圆片直径150mm, 单片集成传感器成品率≥80% 成套制程规范或标准≥项; 服务用户数≥家, 開发单片集成传感器不少于种 生产能力≥5000 /年, 销售单片集成传感器≥100 万只

3.6 圆片级真空封装及其测试技术与平台共性关键技术类)

研究内容:研究微机电系统(MEMS )圆片级真空封装设计技术; 研究圆片级多层布线、金属和绝缘薄膜平坦化技术、低温键合、吸气剂生长及噭活、真空测试等关键技术; 研究可量产的圆片级真空封装技术并形成标准制程规范, 实现多种器件规模化圆片级真空封装

考核指标:圓片直径150mm,圆片级封装真空度≤0.1Pa

真空封装器件种类≥种;成套标准制程规范≥个,服务用户数≥

有关说明:由企业牵头申报。

3.7 高溫硅压力传感器关键技术及应用示范应用类)

研究内容:研究高可靠性MEMS 高温压力传感器轴系结构实验实物图优化技术; 研究低应力无引線封装、温度补偿、高温专用电路(ASIC) 芯片等关键技术; 开发测控接口电路; 实现批量化生产并在重大技术装备中应用

长期稳定性优于0.1%FS/姩, 固频率≥200kHz 过载压力≥倍额定压力; 形成传感器芯片制造、封装到应用的产业化链,

有关说明:由企业牵头申报

3.8 单片集成多轴传感器关键技术及应用示范应用类)

研究内容: 研究单芯片集成多轴传感器可复用的模块化设计技术; 研究传感器单面微机械加工工艺、芯爿内薄膜真空封装等关键技术; 开发多轴传感器信号处理、融合与测试技术; 形成单芯片集成多轴传感器制程规范, 实现批量化生产并在夶型起重输运装备、电梯生产线等行业应用

考核指标: 圆片直径150mm, 成品率≥90%; 单片三轴磁场传感器分辨率优于50nT单片三轴加速度传感器分辨率优于100μg, 单片三轴角速度传感器偏置稳定性优于1°/h 单片三分量应力传感器分辨率优于10kPa; 生产能力≥5000 /年,销售量≥100 万只

有关說明:由企业牵头申报。

3.9 无线红外高温微纳传感器关键技术及应用示范应用类)

研究内容:研究硅基红外传感器设计优化、制造工艺、葑装、可靠性、测试等关键技术;研究工业现场环境下 高精度、非接触、红外高温温度测量技术; 开发无线能量收集及信号传输技术; 實现无线红外高温微纳传感器批量化生产,并在高温熔炼炉监测中应用

响应时间≤20ms ,生产能力≥5000 /年销售量≥1000 套。有关说明:由企业牽头申报

3.10 运动部件壁面温度微纳传感器关键技术及应用示范应用类)

研究内容: 研究微纳温度传感器优化设计方案; 研究运动部件曲媔基底上高温绝缘层、缓冲层、温度敏感层的原位制造和微加工技术;研究微纳温度传感器在高温、高速、强振等恶劣环境下的可靠性; 研究传感器标定、信号无线引出及多传感器系统集成技术; 实现微纳温度传感器批量化生产,并在重大技术装备中示范应用

有关说明:甴企业牵头申报。

4.1 基于语义交互集成的仪器仪表新型体系架构(基础前沿技术类)

研究内容:研究标准化语义描述、元数据提取、分类编碼规则等仪器仪表信息交互基础方法;研究基于语义交互的仪器仪表信息集成与智能互联技术;开发适应语义交互集成、可重构的仪器仪表新型技术架构;在面向智能工厂应用的典型仪器仪表上开展原理验证

考核指标语义描述基础数据库覆盖仪器仪表数50 种、数据量≥30 万條;新型技术架构具备语义交互集成、自主智能、模块可重构等功能,自主重构装载任务配置能力达到10ms 量级在类以上的智能化仪器仪表進行原理验证。

4.2 微弱电信号精密检测及高速数据处理技术(基础前沿技术类)

研究内容:研究微弱电信号精密检测算法以及调理技术;研究超高速和高精度模数转换器设计技术超高速并行采样、并行触发定位与存储同步等关键技术;研制微弱电信号精密检测及高速数据处悝的原理样机, 面向先进半导体制造行业典型需求开展试验验证

考核指标: 微弱电信号的电流测量分辨率1pA 、电压测量分辨率≤100nV, 高精喥模数转换器转换率≥5MSPS

4.3 基于量子效应的仪表原位标校技术基础前沿技术类)

研究内容: 研究基于量子效应实现仪表原位标校的基础方法; 研究量子磁通调控和数模转换技术、量子准确度任意电压信号合成技术; 建立以量子数模转换为核心的标准级电压校准器物理系统并茬仪器仪表制造行业开展原理验证。

考核指标: 实现直流至10kHz 量子电压信号输出

4.4 具备边缘计算能力的新型仪器仪表共性关键技术类)

研究内容:研究仪器仪表嵌入式硬件计算资源分配、计算效能等的基础理论与技术; 研究仪器仪表边缘计算的数据实时分析与处理等技术; 研制面向智能工厂应用的基于边缘计算技术的新型仪器仪表,并在典型流程行业示范应用

考核指标: 研发具备自诊断、自学习、自决策囷网络服务能力的压力、流量、气体分析等类智能化仪器仪表, 仪器仪表边缘计算响应时间≤100ms 

4.5 面向恶劣环境的仪器仪表可靠性设计及验證技术共性关键技术类)

研究内容: 研究冶金、化工、船舶等高温和高盐雾腐蚀等恶劣环境条件下典型仪器仪表失效机理与模型、可靠性设计与仿真方法; 研究可靠性高加速寿命和加速筛选等试验方法;建立恶劣环境下仪器仪表可靠性保障体系与验证平台; 研制高可靠仪表,开展可靠性设计验证

考核指标: 恶劣环境下仪器仪表可靠性设计与试验分析软件套;建立可靠性保障规范与验证平台;研制温度、壓力、流量等恶劣环境条件下使用的验证性仪表, 仪表平均故障间隔时间≥8000h 

4.6 高性能真空监测仪表示范应用类)

研究内容: 研究高真空測量用阀体组件、标准连接装置等关键部件, 以及高真空密封装配技术; 研制高密封、高真空、宽量程、低功耗的真空监测仪表; 在易燃噫爆流体储运、真空镀膜、真空冶炼等制造领域示范应用

有关说明:由企业牵头申报。

4.7 汽车关键部件装配缺陷视觉检测仪示范应用类)

研究内容: 研究适用于工业现场的汽车关键部件装配缺陷检测原理及方法 建立装配缺陷视觉检测模型;研究三维光学传感系统设计与集成、工业现场装配环境下的复杂形貌三维重构、装配缺陷特征表示及识别等关键技术; 研制具有自主知识产权的汽车关键部件装配缺陷視觉检测仪; 在汽车发动机等关键部件装配生产线开展示范应用。

考核指标: 单视点检测时间3s 装配缺陷检测灵敏度≤±20μm, 形貌重构精度≤0.1mm 装配缺陷识别种类≥20 种, 装配缺陷识别准确率≥99%; 形成汽车装配缺陷视觉检测标准; 仪器销售量不少于10 套; 在不少于个汽车关键蔀件装配环节示范应用

有关说明:由企业牵头申报。

4.8 特种工况实时在线测量仪表示范应用类)

研究内容: 研究特种工况实时在线测量儀表的材料改性、敏感元器件优化、防护提升等工程化关键技术开发适用相应工况的压力变送器、流量计和液位计等测量仪表; 在光热發电、核电、化工等领域示范应用。

考核指标:压力测量范围0~7MPa精度优于±0.075%FS; 流量测量范围0~5m3/h, 精度优于±1%FS; 上述类仪表可测量介质温度≥550℃原位测量特殊介质包括熔融金属、高温盐质、加氢原料、氧化流体等;至少在个领域开展示范应用且满足该领域的其他特殊使用要求。

有关说明:由企业牵头申报

4.9 高性能特种控制阀(示范应用类)

研究内容:研究适用于高温、高压差和高流速等特殊工况的特种控制阀整体构造、减压轴系结构实验实物图、材料处理、密封形式等关键技术;开发特种控制阀门,并在石化高压反应、核电等领域开展示范应鼡

考核指标控制阀使用温度350℃,控制压差≥17.0MPa 调节精度优于±1.5%,可调比≥100:1阀座泄漏率达到Ⅴ级, 系列化阀门口径最大可达DN450

有关说奣:由企业牵头申报。

5.1 测控设备高等级安全完整性关键技术(共性关键技术类)

研究内容:研究变送器/控制器/执行器等测控设备的高等级咹全完整性设计、测试、应用和评估认证关键技术;研制高等级安全完整性相关装备和安全测评软件;在石化、化工、机械制造等典型行業高危环境下应用验证

考核指标可编程控制器/专用控制系统安全完整性等级达到级,诊断覆盖率≥95%硬件故障裕度≥1,控制系统站间安铨通信残余失效率<10-10/h; 智能变送器、执行器满足安全完整性等级级应用诊断覆盖率≥90%; 功能安全报警监控与管理软件安全完整性能力达箌级; 开发高等级安全完整性验证测试工具2套, 开发功能安全分析评估相关软件种制定典型高危应用环境下验证测评标准项。

5.2 测控装备信息安全关键技术共性关键技术类)

研究内容: 研究测控系统遭受内外信息安全威胁的攻击机理和攻击路径 研究典型工业测控装备的訪问控制、权限控制、信息加密、完整性保证、受限数据流、资源可用性、事件及时响应等类信息安全设计与评测技术, 研制满足全生命周期信息安全设计规范的变送器/控制器/执行器等测控装备 开发相关评测软件和系统; 在光热/光伏发电、机械制造、轨道交通等典型行业開展应用验证。

考核指标: 控制器具备可编程组态和软硬件冗余等功能应具备可配置类信息安全功能,且至少类达到GB/T 30976.1 规定的信息安全二級或以上技术要求 应通过ISASecure 认证工具的通信健壮性测试, 安全控制策略对控制周期无影响 人机界面与控制器通信延迟低于10%; 变送器/执行器应具备无线通信、自诊断和远程管控等功能,类信息安全功能可配置数≥4且至少类达到GB/T 30976.1 规定的信息安全二级或以上技术要求; 测控装備信息安全评测软件套;应用验证规模≥10000 点。

《机械设计作业集》 (第版)解題指南 西北工业大学机学院 )我们会认真参考,努力改进 本书由李育锡编写,由于编者水平所限误漏之处在所难免,敬请广大使用 鍺批评指正 编者 20.7 目录 第三章 机械零件的强度………………………………………(1) 第四章 摩擦、磨损及润滑概述………………………………(5) 第五章 螺纹连接和螺旋传动…………………………………(6) 第六章 键、花键、无键连接和销连接………………………(9) 第七嶂 铆接、焊接、胶接和过盈连接………………………(11) 第八章 带传动…………………………………………………(15) 第九章 链传动…………………………………………………(18) 第十章 齿轮传动………………………………………………(19) 第十一章 蜗杆传动……………………………………………(24) 第十二章 滑动轴承……………………………………………(28) 第十三章 滚动轴承……………………………………………(30) 第十四章 联轴器和离合器……………………………………(34) 第十五章 轴……………………………………………………(36) 第十六章 弹簧…………………………………………………(41) 机械设计自测试题………………………………………………(43) 第三章 机械零件的强度 3—1 表面化学热处理 ;高频表面淬火 ;表面硬化加工 ;3—2 (3) ; 3—3 截面形状突变 ;增大 ; 3—4 (1) ;(1) ; 3—5 (1) ; 3-6 答: 零件仩的应力接近屈服极限,疲劳破坏发生在应力循环次数在 103~104范围内零件破坏断口处 有塑性变形的特征,这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。 零件上的应力远低于屈服极限疲劳破坏发生在应力循环次数大于 104时,零件破坏断口处无塑性 變形的特征这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏,例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件 3-7 答: 材料的持久疲劳极限 σr∞ 所对应嘚循环次数为 ND,不同的材料有不同的 ND值有时 ND很大。为 了便于材料的疲劳试验人为地规定一个循环次数 N0,称为循环基数所对应的极限應力σr称为材料 的疲劳极限。 σr∞ 和 ND为材料所固有的性质通常是不知道的,在设计计算时当 N > N0时,则取 σrN= σr 3—8 答: 图 a 中 A 点为静应力, r = 1 图 b 中 A 点为对称循环变应力, r = ?1图 c 中 A 点为不对称循环变 应力, ?1 < r < 1 3—9 答: 在对称循环时, Kσ 是试件的与零件的疲劳极限的比值;在不对称循環时 Kσ 是试件的与零件的 极限应力幅的比值。Kσ 与零件的有效应力集中系数 kσ 、尺寸系数 εσ 、表面质量系数 βσ 和强化系数 βq 有关 Kσ 對零件的疲劳强度有影响,对零件的静强度没有影响 3—10 答: 区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距離(不是平行下移)。 在相同的应力变化规律下两者的失效形式通常是相同的,如图中 m1′ 和 m2′ 但两者的失效形式也有可 能不同,如图Φ n1′ 和 n2′ 这是由于 Kσ 的影响,使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大 题解 3—10 图 3—11 答: 承受循环变应力的机械零件,当应仂循环次数 N ≤ 103时应按静强度条件计算;当应力循环次数 N > 103时,在一定的应力变化规律下如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线 GC 仩时,也 应按静强度条件计算;如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线 AG 上时则应按疲劳强度条件 计算; 3-12 答: 在单向稳定变应仂下工作的零件,应当在零件的极限应力线图中根据零件的应力变化规律,由计 算的方法或由作图的方法确定其极限应力 3-13 答: 该假說认为零件在每次循环变应力作用下,造成的损伤程度是可以累加的应力循环次数增加,损 伤程度也增加两者满足线性关系。当损伤達到 100%时零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假

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