机械故障智能诊断是大数据驱动下保障装备安全运行的重要手段。为准确识别装备的健康状态,智能诊断需要依靠充足的可用监测数据训练智能诊断模型。而在工程实际中,机械装备的可用数据稀缺,导致训练的智能诊断模型对装备健康状态的识别精度低,制约了机械故障智能诊断的工程应用。鉴于实验室环境中获取的装备可用数据充足,即数据的典型故障信息丰...
行星齿轮箱振动信号具有非平稳特性,需要一定的先验知识和诊断专业知识设计和解释特征从而实现故障诊断。为了实现行星齿轮箱的智能诊断,提出一种基于经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)和深度卷积神经网络(Deepconvolutional neural network, DCNN)的智能故障诊断方法。首先对振动信号进行经验模态分解得到内禀模式函数(Intrinsi...
随着地铁等地下工程在各大城市的快速发展,盾构装备的健康维护备受关注。刀盘作为盾构装备的主要功能部件之一,其易于损耗但却不易被直接检测,并可直接影响盾构推进效率和工期的按时完成。基于刀盘机理模型的传统分析方法受限于实际工程复杂工况与盾构机复杂结构,难以进行准确评估。为此,提出一种基于数据驱动的盾构机刀盘健康评估方法,即通过t-...
高温度、快转速、重载荷、大扰动和强冲击的复杂运行工况使得飞行器关键机械部件不可避免地发生故障。飞行器的关键机械部件故障特征往往具有微弱性、非线性、耦合性、不确定性以及因果关系复杂等特点。以“先进信号处理技术+特征提取及选择”为框架的传统智能方法难以有效承担飞行器故障检测任务,深度学习作为智能故障诊断领域中的新起之秀,能...
针对传统K奇异值分解(K-Singular value decomposition, K-SVD)算法在稀疏表示过程中,由于目标信号稀疏度难以确定以及字典原子受噪声干扰大导致稀疏表示效果较差的问题,结合变分模态分解(Variational mode decomposition, VMD)算法,提出了基于VMD与终止准则改进K-SVD字典学习的稀疏表示方法。借助VMD算法剔除信号中的干扰分量,依据相关分析与峭...
提出了一种基于改进开关卡尔曼滤波的滚动轴承故障特征提取新方法,与传统卡尔曼滤波算法相比,该方法每次迭代只需当前监测数据测量值和上一时刻最优估计值,计算效率高,具有较强实时性。首先将故障轴承振动信号分为故障冲击振动和正常振动两种成分;其次,针对故障冲击振动和正常振动两种状态,分别建立基于轴承质量-弹簧-阻尼系统动力学脉冲响应的...
针对变转速工况下基于深度学习的行星齿轮箱故障诊断问题,提出动态加权密集连接卷积网络的故障诊断方法。将行星齿轮箱振动信号的小波包系数二维矩阵输入到密集连接卷积网络作为网络的初始特征图;在密集连接卷积网络的跨层连接中加入动态加权层,形成动态加权密集连接卷积网络,加强网络的深层信息传递;通过动态加权网络层自适应提取不同频带内的...
随着科技进步与工业规模的快速壮大,现代工业监测领域步入大数据时代,如何自动地从大规模原始信号中提取故障特征并诊断是一个重要课题。为了提高深度自动编码网络处理非线性问题的能力,提出一种基于核函数与去噪自动编码器(Denosingauto-encoder,DAE)的深度神经网络方法。采用径向基核函数改进传统的去噪自动编码器,提出核去噪自动编码器(Kerne...
实时、快速、批量地对振动信号进行处理成为故障诊断领域的未来发展趋势,但是可能会带来数据维数灾难问题。针对在样本较大情况下深度学习运行时间较长,以及层与层之间节点数的减少使得故障识别准确率降低问题,提出首先计算原始时域信号的频谱在不同偏移点数下的相关峭度值(FCKT)作为新的样本数据,并结合深度自编码神经网络实现轴承的智能故障分...
为实现精度可靠且成本节约的3D打印机故障诊断,釆用消费品级的姿态传感器釆集打印机的健康状态数据,并提出次优网络深度学习以弥补低成本硬件精度的不足。次优网络深度学习在由预训练和精细调节组成的传统深度学习基础上,一方面提出预分类方法自适应确定次优的网络结构参数,另一方面釆用精细分类方法进一步提高故障诊断分类的精度。试验中,将姿...
对机械装备轴承等关键对象的健康状态监测正在步入大数据、智能化时代。传统的轴承故障诊断方法大多数依靠人工提取特征,这需要依赖于复杂的信号处理方法以及丰富的专业经验积累。深度学习方法作为一种可以学习数据深层次特征的新的机器学习方法,将其引入机械故障诊断领域,并对其运行效率、故障识别精度进行提升,将进一步提高基于深度学习方法在...
Ti6Al4V钛合金由于诸多方面的优点,在航空航天领域运用广泛。其表面由于切削加工所形成的残余应力层会严重影响到零件的静力强度、疲劳强度以及抗腐蚀等诸多性能,进而影响到零件的使用寿命,不仅如此,零件几何尺寸的稳定性同样也会受到影响。因此,深入研究和控制表面残余应力对提高被加工件的质量和使用寿命显得至关重要。本文从理论推导、实际试...
摩擦纳米发电机由王中林团队2012年首次发明,是基于机械界面摩擦起电与静电感应耦合效应的新能源技术,具有轻薄、柔性、选材广的特点,可收集人体与环境中的微小机械能,不但是一个微能源产生的新方法,更是机械传感的新途径。详述了摩擦纳米发电的机理、特性与理论模型。介绍了几种提高摩擦发电性能的微纳制造方法。综述了一系列基于摩擦电的微机...
内燃机油环-缸套摩擦副润滑分析,多采用富油条件或假定某种特殊边界条件,与油环-缸套摩擦副实际润滑油供给状况不相符。以某四行程内燃机为研究对象,研究油环-缸套间润滑油流动与供给,确定油环进口油膜厚度;在此基础上,根据流量平衡和压力平衡,确定油环上、下轨各段工作面边界条件,并分别对各段求解Reynolds方程,分析油环-缸套摩擦副在计及润滑...
为预测矿井提升过程中钢丝绳动态安全系数演变,针对浅井低载荷矿井提升机,运用动力学理论和摩擦传动理论获得了距离容器不同位置处钢丝绳动张力,建立了接触钢丝总磨损系数与钢丝间接触载荷、相对滑移和交叉角的关联模型,提出了矿井提升钢丝绳的磨损演化及承载安全系数预测方法,探究不同工况参数对钢丝绳磨损及承载安全系数的影响规律。结果表明:...
针对液体火箭发动机涡轮泵机械密封浸渍石墨在N2O4环境下磨损量较大的现象,以宏观试验与微观检测相结合的方法探索其产生的机理。对机械密封石墨的磨损表面进行了电镜观测,根据磨损形貌对正常磨损区与异常磨损区进行了区分,并对异常磨损的诱因进行了假设。提出了石墨表面的树脂腐蚀模型与孔隙气蚀模型,设置了包含静态腐蚀及动态磨损的试验流程以...
针对我国目前高性能陶瓷CBN砂轮制备方面的落后现状及技术瓶颈,本文尝试将纳米材料技术和强磁场材料制备技术引入到了砂轮制备过程中,并制得了具有特定磨粒取向和致密结合剂结构的纳米陶瓷结合剂CBN砂轮,并通过开展大量针对金属和硬脆材料的磨削试验比较了强磁场砂轮和普通陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削性能。具体内容包括以下几点。(1)将多种纳米材...
在智能制造与精密焊接过程中,结合焊道区的多种视觉信息进行综合决策,充分利用不同视觉特征信息间的冗余性和互补性准确识别焊道轨迹位置,以实时补偿实际焊接轨迹与机器示教轨迹间的偏移,对保证焊接产品质量具有重要意义。目前,已有的焊道视觉检测技术大多仅针对焊道的单一视觉特征进行研究,未能有效解决诸如航空航天等领域的强镜面反射表面工件...
机匣是一种大型薄壁回转体零件,是航空发动机的核心部件,起着连接、承力、包容等作用。由于机匣壁薄、外形结构复杂、材料去除量大等特点,采用切削加工等制造手段普遍存在加工精度差、效率低等瓶颈问题。为解决机匣零件的制造难题,本文提出了旋印电解加工技术,采用带有窗口的回转体工具电极,通过工件与工具的同步对转,实现机匣复杂凹凸型面的一...
机械密封作为旋转机械的关键部件,广泛应用于核电能源、石油化工、航空航天等领域。作为密封副的“指纹”,端面形貌在摩擦磨损中形成机理与功能性能的揭示与利用,是保证长使役周期内密封性能稳定可靠的一个关键问题。学者多以单层表面视角来认识表面,大大增加了准确表征表面形貌特征并揭示其形成机理与功能性能的难度。
纤维增强树脂基复合材料具有轻质高强的优异特性,但传统成型工艺具有成本高、过程复杂、难以回收的缺点限制了复合材料的广泛应用,介绍了一种新的连续纤维增强热塑性复合材料3D工艺(CFRTPCs)及其回收再利用策略,建立成型过程与界面性能、力学性能的内在联系,打印连续碳纤维增强聚乳酸(CF/PLA)样件抗弯强度与模量分别达到390MPa与30.8GPa,实现了...
增材制造是通过材料逐层堆积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。基于无单元伽辽金法(无网格法)提出了一种可高效模拟以粉末床为主要技术特征的选区激光烧结增材制造过程的数值模拟技术。相应于材料逐层增加过程,逐层引入计算节点和背景积分单元。充分利用无单元法建立近似函数仅依赖于节点而非网格单元的优点,对远离...
针对当前多股簧数控加工机床存在的钢丝张力一致性不佳、张力控制系统调试效率低的问题,研究了张力产生机理,建立了时变非线性动力学模型。以3股钢丝的多股簧为例研究了钢丝间张力互相作用机制,并基于Matlab/Simulink搭建张力控制系统仿真平台,探索了某一通道阻尼突增对所有钢丝张力一致性的影响。仿真结果表明,钢丝张力突增使得钢索成型点后移,...
网格质量对数值模拟的精度和效率有着重要影响,为了提升曲面网格质量,提出一种基于中轴线的曲面网格质量优化算法,由几何特征保持和节点光顺操作组成。采用法向张量投票理论对网格节点进行分类,保证了原始网格的几何特征。节点光顺操作通过不断的调整节点位置来提升网格质量,直到网格质量的变化量小于给定的阈值。针对光滑节点,釆用二分法求解邻...
针对气动波纹管二维伺服系统的超高精度控制问题,提出了一种基于逐阶反馈的递归滑模控制方法。通过对三阶系统的各阶输出分别进行二次估计,设计新型逐阶状态观测器,降低了常规观测器对系统三阶状态的观测误差。通过设计逐阶滑动模态,设计递归滑模面,减少了常规动态滑模控制信号抖振问题。通过递归滑模控制器与逐阶状态观测器的结合,在提高伺服系...
将上偏差小于下偏差的公差定义为虚公差,把具有公差(包括虚公差)要求的两个极限值之间的尺寸用一个集合表达,探究公差值由正数连续变小成为负数时产生质变的过程,抽象出虚公差的物理意义:虚公差的绝对值为误差补偿量,两极限值之间的尺寸为误差补偿范围。从量纲和谐原理、尺寸链通用公式存在的条件、公差计算结果的准确性等方面阐述提出虚公差概...
为了提高机床的动态性能,以机床整机固有频率和频响函数振幅为目标,提出基于机床测试数据、进行试验模态分析及灵敏度计算的机床动态特性设计方法。方法首先提取机床测试数据建立机床结构原型模型,逐步计算机床大件结构和整机的固有频率对刚度、质量的灵敏度,确定结构薄弱环节;继而,对薄弱结构,采用模态预测和灵敏度分析方法设计计算,获取更合理...
太赫兹波兼具穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性,在国防、深空通信、远程成像、安全检查和医疗诊断等领域具有重大应用前景。基于慢波结构的电真空器件是在太赫兹频段产生瓦级功率输出,同时实现太赫兹辐射源小型化和经济化最具潜力的一种解决方式。慢波结构作为此类电真空器件的核心零件,其物理设计及制造水平将直接影响器件...
假设磨粒形状为球形,其粒径和突出高度服从瑞利分布,将磨粒接触半径表达式应用泰勒公式展开,建立磨削弧区高阶函数曲线热源模型。通过对比分析三至六阶函数热源模型的拟合误差,发现当函数阶数达到五阶后,其误差值小于2.5%且下降程度趋于平缓,故提出一种新型五阶热源模型。将新建的五阶热源模型与传统的矩形、三角形热源应用于磨削温度场仿真,并...
通过对刀具-工件的运动学分析,研究了超声振动辅助铣削过程中断续加工机理,建立了超声辅助铣削过程中刀具净切削时间模型,得到了加工参数和振动参数与刀具净切削时间之间的关系。针对超声加工过程中高频断续加工的特点,进行了超声振动辅助铣削和普通铣削钛合金加工试验,对超声振动铣削和普通铣削钛合金过程中的铣削力信号和切屑特征进行了详细的...
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