基于自适应邻域局部保留ELM-AE的机械故障诊断

针对机器学习故障诊断中存在的先验知识依赖以及数据利用不充分问题,提出一种自适应邻域的局部保留极限学习机自动编码器方法。成对样本在原始数据空间和嵌入的表示空间中引入欧几里得距离惩罚因子,实现数据样本的相似性分类;提出一个统一的目标函数,可以同时学习数据表示和关联矩阵,并提出一个软判别约束防止过度拟合。实验结果表明,融合学习关联矩阵和数据表示方法具有学习速度快、泛化能力强和诊断精度高等优点。

基于深度学习和贝叶斯优化的压缩机故障诊断

由于往复式压缩机的故障诊断需要复杂而耗时的特征提取过程,并且对超参数优化存在局限性,提出了一种基于深度学习和贝叶斯优化的压缩机故障诊断方法。首先通过时域计算短窗口的预处理方法降低模型复杂性,并且不损失时间相关信息。然后从压缩机振动信号的时间序列表示中迭代训练长短期记忆模型,在每次迭代中限定搜索空间,并利用贝叶斯优化方法对超参数进行优化。通过实验结果显示提出模型的故障识别率达到93%,与其他方法的对比结果证明该方法在性能上有了显著的提高。

考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性

为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间的动态啮合力统计特征。分析表明:行星架、行星轮和太阳轮在扭转方向上的振动特性与外部载荷相关,其振动位移与外部载荷波动有相似变化的趋势;综合传递误差随机分量的离散程度对行星齿轮系统的动态特性和齿轮副间的动态啮合力有较大影响。随着综合传递误差随机分量离散程度的增加,行星架、太阳轮和行星轮在扭转方向上的振动幅值明显增加;综合传递误差随机分量的随机性使齿轮副间动态啮合力产生随机波动,随机分量离散程度越大,动态啮合力波动越明显;当随机分量的离散程度达到某一值时,齿轮啮合过程发生脱离,引发啮合冲击。

基于低阶加权与卷积稀疏学习的齿轮箱故障诊断

为了提升在噪声与复杂传递路径调制下齿轮箱故障诊断的精度,提出了一种基于低阶加权与卷积稀疏学习的齿轮箱两阶段源特征恢复方法。首先利用源特征的周期性自相似性结构,设计了一种低阶加权模型,当两种波形耦合在同一频带内时,可以有效地区分调制波和干扰波。然后采用卷积滤波器直接描述传输路径的调制过程,保证了脉冲源包络的可靠恢复。同时,通过非负有界稀疏先验保证了反褶积能力。最后数值仿真与风力发电机组实验结果证明了低阶模型主能够分离聚焦特征波形,卷积稀疏学习能够突出脉冲源特征,从而有效提升齿轮箱的故障诊断精度。

随机内外激励对齿轮系统动态特性的影响分析

考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等因素的影响,建立了单对齿轮系统纯扭转非线性动力学模型。将齿轮综合传递误差波动和外部载荷作为随机变量,利用数值仿真方法对系统模型进行了求解,通过统计分析得到了系统各响应量和动态啮合力的统计特征。结果表明:外部激励的随机性对齿轮系统振幅和动态啮合力的影响比综合传递误差波动随机时明显;综合传递误差及外部激励随机波动离散程度的增加会导致系统振幅和动态啮合力不稳定性加剧。

随机风载下风力机行星齿轮系统随机振动分析

为研究随机风载下风力发电机行星齿轮系统的动力学行为,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮系统纯扭转非线性动力学模型。以随机风速引起的齿轮传动系统随机转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5MW风力发电机行星齿轮系统的动力学特性进行数值仿真。通过对仿真结果的统计分析,得到行星齿轮系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间动态啮合力的均值响应,为风力发电机齿轮传动系统的可靠性分析和动态优化提供理论依据。

考虑载荷和参数随机性的风电齿轮传动系统动力可靠性研究

建立风电齿轮传动系统的动力学模型,考虑风载和齿轮系统设计参数的随机性,利用随机抽样法和Runge-Kutta法求解系统的动态响应,经统计分析得到各齿轮传动件动态啮合力的统计特征。根据雨流计数原理,将各齿轮传动件动态啮合力的时间历程转化为一系列变幅疲劳载荷谱,采用Geber二次曲线等效方法计算得到相应的等效应力幅值和频次。应用概率疲劳累计损伤理论,建立风电传动系统及其齿轮传动件的动力可靠度模型。计算得到各参数随机变异时系统动力可靠度随时间的变化规律,分析参数随机性对齿轮传动件动力可靠度的影响,并将计算结果与Monte-Carlo法的计算结果进行对比,为风电齿轮传动系统基于动力可靠度的优化设计提供了参考。

研究生机械振动学课程教学模式改革

针对河南理工大学机械学院研究生机械振动学课程教学时间短、内容量大、学生到课率低等问题,结合教学实际,从教学模式创新、理论与工程实际相结合、软件教学和科研结合等方面,对研究生机械振动学课程教学模式改革进行探讨。通过学院教学实践,研究生对机械振动学课程的学习兴趣显著提升,教学改革取得良好效果。

适用于多种榨油原料的自动调隙榨油机的研制

针对目前市面上螺旋榨油机在处理不同榨油原料时需要手动拆装换笼、耗时费力、效率低下等问题,为满足油脂生产企业对不同油料和加工工艺的要求,对某企业生产的D-1688型榨油机的榨笼、榨条、传动系统和控制系统进行了改进,研制了适用于多种榨油原料的榨油机,实现了出油间隙的自动调整。样机试验表明,与现有螺旋榨油机相比,自动调隙榨油机具有在处理多种榨油原料时无需换笼、操作简单方便、成本低等优点。

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

运用最小二乘支持向量机(Sparse least squares support vector machines,SLS-SVM)机器学习方法建立风场随机风速模型,根据随机风速模型和空气动力学理论得到随机风引起的系统外部载荷激励,建立考虑齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度的风力发电机行星齿轮传动系统齿轮—轴承耦合动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,分别得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。以此为基础,将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数。根据应力—强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统各齿轮和轴承的动态可靠性模型,利用二阶矩和摄动方法求出各齿轮、轴承的动态可靠性指标,并计算出动态可靠度,研究各齿轮、轴承和传动系统的动态可靠度随时间的变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性设计奠定了基础。

变载荷下风力发电机行星齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性

根据风力发电机传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,建立了最小二乘支持向量机风场随机风速模型,获得了由随机风速引起的时变风载荷。采用集中质量参数法建立了风力发电机行星齿轮传动系统中齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了风力发电机行星齿轮传动的变风载输入、齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度等影响因素,对变风速下1.5MW半直驱风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行了仿真计算分析,求得了变风速下行星齿轮传动系统的振动位移、各齿轮副的动态啮合力和非线性动态轴承力,为风力发电机传动系统的动态性能优化和可靠性设计奠定了基础。

变载荷激励下风电行星齿轮系统动力学特性

为了更准确地分析风电行星齿轮系统的动力学特性,在同时考虑风速变化和发电机电磁转矩变化引起的外部载荷激励,齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度以及行星齿轮啮合相位差等引起的内部激励的条件下,建立了风电行星齿轮系统的动力学模型。在此基础上,采用Runge-Kutta数值积分方法求解了某兆瓦级半直驱风电行星齿轮系统的动态响应,分析了上述激励对系统动态特性的影响规律。结果表明:外部变载荷的激励使系统的响应频率具有明显的低频成分,各构件的扭转振动位移与外部合力矩有相似的变化趋势;行星轮啮合相位差的激励使系统的结构频率成分增多且频率减小,增加了系统共振的可能性;轴承时变刚度使系统的高阶响应频率产生较大波动,增加了系统动态响应的复杂性。

风力发电机传动系统随机风速下的载荷特性研究

根据随机风速模拟方法、风力机气动载荷计算方法、发电机矢量控制方法和风力发电机传动系统的机电耦合模型,建立了风力发电机传动系统在随机风速下的载荷模型,利用该模型对风力发电机进行实例计算,得到了风力发电机传动系统随机载荷的有效样本。随机风速序列和随机载荷序列的对比分析表明,随机载荷序列与随机风速序列有相同的变化趋势和较好的相关性,并有类似的频谱特性,从而为进一步研究风力发电机传动系统在复杂工况下的载荷变化规律及进行载荷谱的编制奠定了基础。

随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统疲劳寿命预测

针对风电齿轮传动系统在复杂随机风载下运行的特点,运用加权最小二乘支持向量机(Weight Sparse Least Squares Support Vector Machines,SLS-SVM)方法建立风场随机风速模型,进而得到随机风引起的系统外部载荷激励。建立考虑齿轮时变啮合刚度、综合啮合误差、滚动轴承变刚度的风电齿轮传动系统的平移-扭转动力学模型,求得传动系统各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力及相应的应力时间历程。应用雨流计数法统计循环参量,结合Goodman公式将工作循环应力水平按等寿命原则转换为对称循环下的疲劳应力谱。基于Palmgren-Miner线性累积损伤法则和材料P-S-N(失效概率-应力-循环次数)曲线,预测风电齿轮传动系统各齿轮和轴承的疲劳寿命。为风力发电机齿轮传动系统动态疲劳寿命预测提供了理论方法。

考虑失效相关性的风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析

在模拟实际风速变化的基础上,得到随机风引起的风力发电机传动系统外部载荷激励,应用集中质量方法建立风力发电机传动系统齿轮-轴承耦合的动力学模型,并对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力。在此基础上,将载荷作用过程描述为随机过程,求得载荷作用效应等效载荷的累积分布函数和概率密度函数,将强度描述为随机变量,应用应力-强度干涉模型,建立考虑失效相关性的风力发电机齿轮传动系统动态可靠性模型,计算系统的动态可靠度和失效率,研究风力发电机齿轮传动系统可靠度和失效率随时间变化规律,为风力发电机齿轮传动系统动态可靠性优化设计和稳健性设计奠定基础。

土压平衡盾构机行星减速器热平衡分析

土压平衡盾构行星减速器热平衡分析对保证行星减速器的正常运行和盾构机的运行可靠性具有重要意义。忽略各构件内部温差对传热性能的影响,将传动系统各构件转换为节点,综合考虑各构件间的耦合关系,在对热传递过程中的热阻进行研究的基础上,基于热网格法建立行星传动系统的热平衡数学模型,并对土压平衡盾构机行星减速器的热平衡过程进行计算。结果表明,齿轮啮合次数对齿轮温升具有重要影响。将仿真结果与测试结果进行对比,结果验证了基于热网格法的行星减速器热平衡模型的正确性。

板中热弹波传播:一种改进的勒让德多项式方法

近年来,超声导波因其衰减小,传播距离远和信号覆盖范围广,成为无损检测领域快速发展的方向之一.然而,基于超声导波的高温在线检测和激光超声技术却发展缓慢,其关键在于热弹耦合波动方程求解难度大、传播与衰减特性研究困难.作为一种有效的求解方法,勒让德正交多项式方法已广泛应用于导波传播问题,但该方法在求解热弹导波传播时存在两个不足,限制其进一步的发展和应用.这两个缺陷是:(1)求解过程中大量积分的存在,致使计算效率低下;(2)仅能处理等热边界条件的热弹导波传播.针对两项不足之处,提出一种改进的勒让德正交多项式方法,以求解分数阶热弹板中的导波传播.推导求解方法中积分的解析表达式,以提高计算效率;引入温度梯度展开式,发展适合勒让德多项式级数的绝热边界条件处理方法.与已有文献结果对比表明改进方法的正确性;与已有方法的计算时间对比说明改进方法的高效性.最后将改进的方法用于求解分数阶热弹板中的导波传播,研究分数阶次对频散、衰减曲线和应力、位移、温度分布等的影响.

基于WT与cICA的齿轮箱低频故障特征提取

齿轮箱低频故障信号易受到高频振动及强噪声等因素的干扰,测量信号中隐藏的有效低频故障特征比较微弱,再考虑到源噪声的影响,则约束独立分量分析直接提取低频故障特征的效果很差。为此提出了基于小波变换与约束独立分量分析的齿轮箱低频故障特征提取方法,通过对测量信号的小波多分辨率分解,有针对性地选择小波系数重构,提高了信噪比和非高斯性,从而增强了约束独立分量分析方法提取齿轮箱低频故障特征的效果。而未经小波变换除噪时,约束独立分量分析的效果不佳。断齿与局部断齿的低频故障特征提取试验结果表明,提出的方法能有效降低高频振动及源噪声等因素的干扰,提取出齿轮箱的低频故障特征,尤其是微弱低频故障特征,为齿轮箱低频故障特征提取与故障诊断提供了一种有效方法。

基于MATLAB的摆动导杆机构仿真

基于MATLAB中的Simulink模块对往复式牵引传动实验机的主体结构——摆动导杆机构进行了仿真．在对整个机构进行建模、仿真的基础上研究了摆动导杆机构中摆杆的角位移、角速度、角加速度及其急回特性,并输出了仿真图形,直观地揭示了摆动导杆机构中摆杆、滑块的运动规律和摆动导杆机构的急回特性．

非稳态下牵引传动试验机的特性研究

对非稳态下牵引传动试验机的牵引传动特性进行了研究,并利用PRO/E、MATLAB等计算机软件对它进行了动态静力分析;同时利用质量动代换平衡的结果对机构平衡进行研究,进而预测出实际摆动力完全平衡后的动态特性。