基于多模式仿真数据协同迁移的轴承故障辨识

针对目前迁移诊断算法对训练样本规模与质量的依赖性,以及在特殊工况环境中进行轴承故障数据采集与标注的困难性问题,提出基于多模式仿真数据协同迁移的轴承故障诊断方法。首先,采用实际工况参数嵌入的轴承故障动力学模型生成各类故障模拟数据,解决实际故障样本不足与标签缺失问题。然后,根据在仿真数据可迁移模式分析基础上建立多个子源域,引入几何统计联合对齐法对各子源域进行无监督迭代迁移,克服了单一模式迁移信息不足与跨域特征差异度过大引起的负迁移问题。最后,采用优化模糊积分决策融合方法对迁移迭代中的多模式特征伪标签进行协同分配,逐步提高目标域标签的可信度与迁移模型的域适应能力。试验结果表明,该文所提方法以故障仿真数据为驱动,无需实测标签数据的引导迁移,就可实现轴承各类故障的准确辨识。该方法对工况环境变化及目标域样本大小具有较好鲁棒性,在非完备数据支撑的高端轴承故障诊断领域具有较好应用前景。

基于能量控制的机器人关节同步优化控制研究

针对移动机器人在高性能输出和长时间续航等方面的综合工作性能需求,提出一种针对机器人关节的多性能同步优化端口受控哈密顿能量控制方法。首先,建立机器人关节的数学模型和哈密顿能量控制模型,并推导出能方便采用模型代理优化算法的关节靶向能量传输系统模型;其次,搭建能量闭环控制器,与磁场矢量控制结合完成机器人关节的控制闭环,并设计了多性能同步优化控制策略使得机器人关节在保证运行输出能力的同时获得最长的续航能力。MATLAB/Simulink仿真结果表明,多性能同步优化端口受控哈密顿能量控制器使机器人关节拥有较好的输出稳定性,同步优化控制策略在与其他控制策略的输出能力和续航能力等多指标的综合对比分析中展现了优势。

基于递归量化观测的复合材料损伤贝叶斯估计方法

针对复合材料损伤定位定量识别中损伤指数构建困难与损伤预测的不确定性问题,提出一种基于递归量化特征观测的损伤状态贝叶斯概率估计方法。该方法无需基准无损信号参考与损伤波包识别,采用Lamb波信号的递归量化分析(RQA)特征,从结构非线性动力学角度对复材板内部损伤进行观测,根据特征与损伤位置大小的相关性与单调性进行了敏感特征筛选。根据各传感路径信号的RQA特征与损伤形态参量间的线性/非线性关联特性,采用多变量二次交互模型建立了损伤状态的特征描述空间。综合考虑各传感路径中RQA特征对损伤观测的不确定因素,建立了复材板损伤状态的观测模型,采用贝叶斯更新算法对复材板损伤位置尺寸进行估计。复材板的脱层损伤仿真分析结果表明,本文提出方法无需分析结构损伤与Lamb波的复杂交互机制,就能同步实现复材板内部损伤的量化评估与定位分析,估计出的损伤位置大小在仿真模型的损伤参数设定值的75%置信区间内,损伤估计成像区域与仿真损伤区域相符合。复合材料板的疲劳损伤试验分析结果表明,采用本文方法经过24次迭代更新后,得到的损伤面积与大小完全覆盖了X射线扫描检测的真实损伤。该方法充分考虑了复材板损伤评估中的不确定因素,更加贴合复合材料结构损伤检测与评估的工程实际应用,具有较好的应用前景。

空间凸轮活齿行星传动

提出了一种以端齿-输出架-钢球-输入凸轮组成空间啮合副的新型活齿传动,该传动具有啮合间隙可调、同时啮合齿数多、可实现精密传动等特点。根据单参数曲面族包络的理论和定传动比条件建立了啮合零件理论齿廓方程。讨论了刀具半径对啮合齿形的影响。着重研究了啮合零件修正齿形和刀具中心轨迹的求解方法,并给出了实例。

齿轮传动共轭曲线原理

在定义曲线连续相切接触的基础上,提出共轭曲线的概念,给出曲线共轭接触的基本条件。建立共轭曲线的基本理论:计算任意接触角方向的法矢量;论证曲线共轭啮合的充要条件,同时建立曲线沿给定接触角方向的啮合方程;推导共轭曲线及啮合线的通用表达式。分析研究典型曲线——圆柱螺旋线的共轭曲线及其接触性质,揭示不同接触角条件下共轭曲线的啮合关系,并且讨论齿面曲线共轭啮合的特点。研究表明该原理具有一定的通用性可适用于多种齿轮传动类型,同时共轭曲线接触的特点及选择的灵活性能够实现齿轮共轭啮合的最优设计。研究结果为齿轮齿面的构建提供了新方法,并为进一步研究共轭曲线齿轮啮合理论奠定了基础。

摆线凸轮活齿传动原理及齿形理论

新型摆线凸轮活齿传动是一种内齿轮齿廓为摆线及其等距线的二齿差活齿行星传动。在简要介绍其传动的原理和结构的基础上 ,建立了求解凸轮廓形的齿廓法线法 ,论证了正、负号凸轮活齿传动齿廓的一致性。详细推导了摆线内齿轮活齿传动凸轮共轭齿形的啮合方程 ,给出了数值算例及啮合仿真结果 ,并讨论了该传动的特点。

锥形摆线啮合副加工方法

为解决锥形摆线啮合副软齿面的切削加工和硬齿面的磨削加工,提出用指锥刀具/磨具直接形成零件轴向锥形,而零件断面摆线或圆弧齿通过展成方式形成的'指锥包络'切削/磨削加工方法。以锥形摆线轮的大端作为基准,推导锥形摆线轮和锥形圆弧内齿轮切削/磨削过程中的刀具/磨具中心轨迹方程。针对理论推导的刀具/磨具中心轨迹方程,运用Pro/Engineer软件,对啮合副零件的切削/磨削加工过程进行了运动仿真,验证理论推导的正确性和加工方法的可行性。在理论推导及加工仿真的基础上,进一步完成样机的试制。在ZC1066H三坐标测量机上,对样机的锥形啮合副零件进行加工精度测量,测得锥形摆线轮断面周节累积误差为0.035mm,圆弧内齿轮断面周节累积误差为0.014mm,测量结果表明该加工方法切实可行,且具有较高的精度。

线面共轭啮合原理及齿面构建方法

定义曲线与曲面共轭啮合的概念,即给定运动的两构件上的一条光滑曲线和一个光滑曲面始终保持连续相切接触,并给出由共轭啮合副齿面形成曲线与曲面共轭啮合的一般方法,在共轭啮合副的一个齿面上构建啮合管齿面与另一齿面相啮和;提出以适当半径的球体沿啮合曲线的指定等距线包络出管状曲面的齿面构建新方法,推导啮合管齿面方程、接触曲线方程等,给出啮合曲线选取的条件以及啮合管齿面半径的选取范围,从而建立以啮合曲线为脊线构建管状共轭齿面的理论;以摆线针轮行星传动为例,构建针齿螺旋管齿面,讨论线面共轭摆线针轮行星传动的特性;分析表明,线面共轭具有点接触特性,通过构建合适的线面共轭啮合副,可获得近似纯滚动啮合,齿面滑动率小,传动效率高。

共轭曲线齿轮齿面的构建

在共轭曲线原理的基础上,提出以适当半径的球面沿曲线的指定等距线包络出啮合管的等距包络法,建立共轭曲线齿轮管状齿面的构建理论。推导一对共轭曲线的等距线方程、啮合管方程等,通过截取含有曲线部分的啮合管构建齿轮的啮合齿面,得到具有曲线接触特性的管状齿面;根据啮合管等距距离和等距方向的不同,构建三种不同接触形式的管状齿面:凸凸接触、凸平接触和凸凹接触,其中凸凹接触形式的管状齿面在接触点处的相对曲率半径最大,赫兹接触应力最小。以常用的圆柱螺旋线为例,介绍共轭曲线齿轮齿面构建理论的应用,求解该曲线及其共轭曲线的等距线方程和啮合管方程,并根据运算结果建立精确的共轭曲线齿轮实体模型。

共轭曲线齿轮啮合管齿面的几何及接触特性分析

在已有共轭曲线齿轮研究的基础上,对一种新型高性能共轭曲线齿面——啮合管齿面的几何及接触特性进行了分析。基于空间曲线三棱形模型定义了啮合管齿面压力角,并讨论了该压力角对轮齿齿廓及啮合等的影响;利用齿轮几何学原理分析了啮合管齿面不发生根切的一般条件,概述了啮合管齿面诱导法曲率及诱导短程挠率的一般计算方法;提出了新型啮合管齿面避免啮合及曲率干涉的理论及方法;综合考虑齿面啮合的特点及常规方法的复杂性,提出了一种基于共轭曲线计算啮合管齿面滑动率的方法,并论证了啮合管齿面啮合具有共轭继承性,揭示了齿面啮合的本质及规律。研究结果表明,该啮合管齿面具有优良的几何及接触特性。

摆线包络行星传动接触有限元分析及系统开发

基于摆线包络行星传动啮合理论和接触有限元法,运用Ansys有限元分析软件,精确建立一次包络摆线啮合副和二次包络摆线啮合副的有限元模型,并对其进行接触有限元分析。分析结果表明:二次包络摆线啮合副确实存在双线接触现象,且在同样的齿廓设计参数和工况条件下,其接触应力较一次包络摆线啮合副要小。为简化分析过程,避免重复劳动,联合运用VB(visual basic 6.0)和APDL(Ansys parameter design language)语言,对Ansys进行二次开发,编制摆线包络行星传动接触有限元仿真分析系统,此系统集成一次包络和二次包络摆线啮合副几何设计、参数化建模、网格动态可视化划分、加载、求解、后处理于一体,具有友好、方便、易用的人机交互界面,对复杂、难于理解和掌握的Ansys命令流进行后台封装,提高分析效率。

并联机构卫星通讯稳定平台运动学分析

根据空间机构学理论,通过地理坐标系的建立,联系稳定平台的位姿与运动载体,推导出在非稳定条件下的3-RPS并联机构上平台法向量与杆长之间的运算关系式,得到了机构的逆解方程;分析了速度和加速度特性,绘出了机构工作空间运动轨迹的曲线和曲面,结果显示:杆长值的时间函数曲线和机构的工作空间曲面平滑,机构在运行时无奇异位型。

渐开弧面齿轮的形成原理及数学模型

结合传统渐开线齿轮与圆弧齿轮优点,提出一种新型的渐开弧面齿轮传动。定义了渐开弧面齿轮的概念,即分别在主从动齿轮的渐开线齿廓上选取两条相对应啮合的单值曲线,在两条曲线上的任意点分别用凸凹圆弧替代渐开线齿廓形成新的齿廓。根据微分几何基本原理,运用坐标变换法推导渐开弧面齿轮传动的齿面方程。讨论渐开弧面齿轮的中心距可分性,分析表明即使中心距发生改变,只要一对齿轮齿廓能够啮合传动,就仍能保持良好的传动性能。根据实例的具体参数,建立一对渐开弧面齿轮啮合的三维实体模型。研究结果为进一步开展渐开弧面齿轮传动研究提供了理论基础,对后续齿轮的设计、加工等有很大的参考价值。

润滑脂铁谱分析

提出了在甲苯和正已烷的混合溶液稀释,溶解润滑脂的基础上,用润滑油作载体的润滑脂铁谱分析方法,介绍了其操作的步骤。对某大型联轴节润滑脂铁谱分析的结果表明了方法的有效性。

基于双圆弧法的摆线针轮数控编程系统设计

在介绍双圆弧法计算原理基础上,采用连续双圆弧法插补方式,通过控制插补误差实现加工步长的动态伸缩,获得满足数控机床圆弧插补的轮廓节点数据;开发了相应的数控程序生成软件;只需输入摆线针轮的几个参数,即可获得摆线行星轮的数控加工程序,实现了任意齿数摆线轮数控自动编程;根据轮廓节点数据以及刀具中心轨迹坐标,可对摆线轮的加工过程进行运动仿真。摆线轮数控磨削的实验结果验证了理论推导的正确性和软件的实用性。

新型空间凸轮活齿传动自锁特性分析

介绍新型空间凸轮活齿传动原理、结构及共轭齿形 ,讨论球面摆线端齿—输出架—钢球—输入凸轮构成的传动机构的自锁条件。分析球面摆线各参数、钢球直径等对传动机构自锁性能的影响。

新型锥形摆线轮行星传动初步研究

提出锥形圆弧内齿轮与锥形摆线轮构成行星啮合副的新型传动,介绍该新型传动的原理、结构及特点,并讨论啮 合零件共轭曲面的磨削问题,从而为解决关键的制造技术奠定基础。

新型空间凸轮活齿传动的弹性动力润滑分析

应用弹流润滑理论,对空间凸轮活齿传动的最小油膜厚度进行了分析计算,结果表明,活齿与凸轮、活齿与端齿之间,当表面粗糙度较低时可以获得全油膜润滑。本文的研究为进一步改善该新型传动的润滑特、提高传动的效率提供了理论基础。

面向产品标准化的齿轮分类编码系统

通过设计以成组技术相似性原理为基础的28位齿轮分类编码系统,获取齿轮产品关键技术特性,分析齿轮分类编码的结果,汇集相似结构工艺的零件组,形成齿轮产品标准。结合齿轮产品核心特征,并参照滚动轴承代号的排列顺序设计了11位产品标识码方案,在专业齿轮制造型企业推行齿轮产品标准化。采用Visual Basic6.0语言和SQL Server2000数据库技术开发出基于客户机/服务器(Client/Server)的计算机辅助齿轮分类编码系统并给出了一齿轮零件的编码实例。实际运用表明,该系统能有效地将齿轮产品编码分类成组,将具有相同分类代码的齿轮的技术特性汇总,有利于实现齿轮零件设计和生产的标准化,进而以大批量零件生产的方式改进多品种、中小批量生产的状况,最终在齿轮行业实现大规模定制的专业化标准生产模式。

连续运转轮齿静动力接触有限元前处理技术

本文提出了一种连续运转圆柱齿轮接触有限元分析的网格自动生成方法，可以用于动画显示。所设计的程序能自动判别齿轮的单、双对啮合状态，自动生成齿轮在齿廓任一点啮合的有限元网格。该计算程序能用于运转过程中齿轮的静态和动态接触有限元分析。