基于小波变换的振动信号分形维数研究

针对传统分析方法对振动信号频率变化不明显、故障特征难提取等问题,基于小波和分形理论,通过计算振动信号盒维数,有效地提取了振动特征;提出小波分解振动信号高频系数盒维数计算方法,对振动信号的高频部分进行描述。实验证明:随着干扰信号的频率变化,振动信号小波分解后的高频部分分形维数在分段区间内比振动信号整体分形维数分段变化趋势更加明显,能更有效地反映故障频率变化,对开展设备的故障诊断研究具有现实意义。     

利用VMD的双标度分形维数特征提取方法

为从机械振动信号中提取出有效特征进行故障诊断,提出一种利用变分模态分解(VMD)求取振动信号双标度分形维数的特征提取方法.变分模态分解通过迭代求解变分模型的方式将多分量的振动信号分解为若干个不同时间尺度的本征模态函数分量(IMF).在多维测度空间,某一时间段内多变量时间序列所占据的空间可以用多维超体体积进行度量.由于VMD得到的IMF本质上为多变量的时间序列,因此,利用IMF定义和计算多维超体体积,得到振动信号的时间尺度和多维超体体积的双对数曲线.根据分形理论和双对数曲线的突变点,对双对数曲线进行分段最小二乘线性拟合,定义并提取了振动信号的双标度分形维数特征.仿真结果表明,利用VMD方法估计分形维数的平均相对误差为4.71%,提高了分形维数估计的精确度.实测行星齿轮箱振动信号对比实验结果表明,利用VMD双标度分形维数特征能够更好地表征机械振动信号的分形特征,行星齿轮箱故障诊断准确率达到了100%.     

基于多特征提取的滚动轴承故障诊断方法

滚动轴承故障是旋转机械失效和损坏的最主要原因之一。轴承振动信号通常表现为非线性和非稳态的特征。常规的时域和频域方法不容易对轴承工作的健康状况做出准确的评估。提出了一种基于多特征提取的滚动轴承故障检测方法,首先从轴承振动信号中提取故障特征（熵特征、Holder系数特征及改进分形盒维数特征）,然后通过灰色关联理论算法自动地识别出轴承的故障类型和严重程度。该方法能够在确保检测实时性的同时,准确有效地识别不同的滚动轴承故障类型及其严重程度。     

EEMD-PE与M-RVM相结合的轴承故障诊断方法

滚动轴承振动信号中包含了大量轴承运行状态信息,但是由于振动信号具有非线性和非平稳性的特点,难以充分提取振动信号中的故障特征,导致现有基于模式识别的轴承故障诊断方法的故障识别准确率较低.为了提高滚动轴承故障识别的准确率,提出了一种基于集合经验模态分解-排列熵(EEMD-PE)特征提取与多分类相关向量机(M-RVM)相结合的轴承故障诊断方法.首先,该方法利用EEMD对非线性和非平稳信号的自适应分解能力,将轴承故障信号分解为一组包含故障特征的本征模态函数(IMFs).然后,利用排列熵提取由EEMD分解得到的IMFs中的故障特征,并组成特征向量.最后,采用EEMD-PE对不同故障状态下的训练样本集进行特征提取,组成特征向量集对M-RVM分类器进行建模,以概率输出的形式实现对滚动轴承的故障诊断.实验结果表明:EEMD-PE特征提取方法能够对滚动轴承振动信号的故障特征进行有效提取,M-RVM能够对故障滚动轴承振动信号包含的故障特征进行识别.与现有轴承故障诊断方法相比较,所提出的方法能够提高故障识别准确率,达到99.58%.     

基于小波分形理论的风电轴承故障识别

针对风电轴承振动特征信号易被环境噪声调制污染、信噪比低、具有非线性和不平稳的特点,利用基于小波分形的故障识别方法对此进行了研究.采用小波包分解,利用互信息法和Cao算法分别确定了相空间的延迟时间和嵌入维数,根据不同频带的关联维数变化确定风电轴承的工作状态.该方法不依赖于风力机工作的动力学模型,对整体系统信息状态变化敏感.通过现场实验证明,该方法较好地解决了风电轴承故障难以识别的问题,为更加细致地研究风电轴承振动信号提供了重要参考.     

应用奇异值分解和峭度分离滚动轴承复合故障

滚动轴承多故障特征影响故障诊断结果,为此提出一种结合奇异值分解和峭度的复合故障诊断方法。将采集的双通道多故障特征振动信号进行多层奇异值分解,利用奇异值差分谱和归一化峭度进行筛选和重构,实现对多故障特征的分别提取;通过滚动轴承内外圈故障实验,最终分离出轴承的2种故障。与直接采用原始信号诊断相比,该方法能够在背景噪声下准确分离频率相近的微弱故障成分,提高提取瞬态冲击信号特征的能力,能有效识别滚动轴承的故障类型和发生部位,提高复合故障诊断的准确性。实验结果表明,该方法可以有效地分离和提取滚动轴承多故障特征。     

基于EMD和分形的齿轮箱故障特征提取

在齿轮箱齿轮振动信号处理中,可将经验模式分解 （Empirical Mode Decomposition,EMD）和分形技术结合在一起．先进行EMD分解,并针对EMD的端点效应问题提出了基于最小能量误差的端点效应抑制方法;计算各IMF分量的分形维数,根据同类故障具有相似特征,主要表现在模式空间上距离相近,从而利用未知故障网格维数与已知故障网格维数的距离远近来对故障类型进行判断．实测验证结果表明：通过比较网格雏数,能有效判断故障的类型,该方法大大简化了故障诊断过程．     

基于小波消噪技术的轧机轴承早期故障诊断

由于背景噪声的影响,滚动轴承的冲击故障只有发展到一定程度后,才会在频域中体现明显的倍频特征．因此,直接采用频谱分析无法实现早期故障的特征提取．利用小波变换的“带通滤波”特性,可以将信号按照特定的频段进行分解,分解信号的单支重构可以将噪声与可用信号进行成功分离;采用预先设定的阈值对高频分解系数处理后进行全局重构同样可以达到消噪的目的．针对现场采集的轧机轴承振动信号,采用多种方式消嗓后的信号处理结果表明,含有故障特征的低频信息被成功提取,从消噪信号的频谱图中可以及早辨识故障轴承的特征频率,实现早期故障的精确定位．     

基于分形维理论的铣削振动特性实验研究

铣削加工属复杂非线性过程,其振动特性直接影响加工工件的表面粗糙度.文章以分形维理论为实验理论依据,计算工件振动信号的关联维数和盒维数,研究铣削加工振动特性.实验结果表明,铣削振动是一种混沌运动,振动信号具有分形特征;选择合适嵌入维数计算得出的关联维数反映工件表面粗糙度真实特征,关联维数可以作为检测表面粗糙度的一个特征参量;盒维数分布在很小范围内,表明铣削参数调整对工件振动的高频特性影响不大.     

基于改进小波变换和包络分析的滚动轴承故障诊断

采用改进的小波分解和重构算法与包络分析相结合的方法,提取滚动轴承振动信号的故障特征频率。改进的小波分解和重构方法避免了Mallat算法频率混淆的缺陷,通过对重构信号特定频带进行包络分析,更加准确地提取了滚动轴承的故障特征频率。通过对无故障滚动轴承和内圈、外圈有故障的滚动轴承振动信号的分析,说明这种方法能够有效诊断滚动轴承的故障,并将该方法成功应用于某型航空发动机主轴承故障诊断。     

内燃机机体噪声特性的数值仿真分析

结合多体动力学仿真技术与有限元法（FEM）和边界元法（BEM）对一台4缸发动机的机体噪声辐射进行了预测.建立了一台4缸4冲程柴油机曲柄连杆系统的多体动力学模型,通过多体动力学仿真的方法,求解出活塞、连杆、曲轴系统在工作过程中对机体的激励.利用有限元法求解出主轴承作用力、活塞侧向力和在燃烧激励作用下的机体振动特性.建立了机体噪声辐射的边界元模型,利用边界元技术对机体的辐射噪声进行了求解.并根据仿真分析的结果对机体的外声场的噪声特性进行了研究.研究表明,机体裙部的刚度是影响内燃机噪声辐射的重要原因.     

发动机曲轴与正时系耦合动力学研究

为了研究发动机曲轴与正时系的耦合作用,建立曲轴的多弹性体动力学模型,得到了曲轴的扭转振动、曲柄臂圆角的动态应力以及主轴承的弹性流体动力学结果.单独建立了正时系的多体动力学模型,分析了同步带内力及带与各带轮的啮合力.通过联合仿真的方法将曲轴与正时系耦合起来,考虑曲轴正时带轮的力、力矩以及位移的相互作用,得到了曲轴与正时系的耦合动力学结果.结果表明：耦合作用下的曲轴扭振幅略有增加,第一主轴承所受弯矩的变化增加了最大油膜压力以及减小了最小油膜厚度,第一曲柄臂圆角最大应力增加了39%,而正时系动力学受曲轴的影响较小.曲轴扭振实验验证了耦合模型更符合发动机的实际工况.     

发动机曲轴多体动力学仿真分析

研究国内某直列四缸发动机曲轴,采用非线性多体动力学理论对该曲轴进行了受力分析。利用多体动力学软件AVL EXCITE PU,建立曲轴仿真模型,并对曲轴主轴承进行动力学分析及计算。运用这种仿真方法能够在较短时间内分析得到最为接近曲轴实际工况中发生的结构变化,根据对曲轴的自由模态、气压力矩的频谱范围、位移变化曲线以及曲轴在一个工作循环内的应力变化情况等仿真结果的分析得出曲轴结构的薄弱区域,以达到快速找到薄弱区域并对其进行优化的目的,同时也为后期轴承结构设计提供了依据。     

曲轴有限元分析与优化设计研究

为了更好地研究曲轴在实际工作过程中的动态特性,本文首先建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型,进行动力学分析模拟.由动力学分析结果得到曲轴所受到的各种载荷,根据这些载荷进行曲轴的有限元分析.进而研究曲轴过渡圆角大小对最大应力的影响,在此基础上对单缸曲轴模型进行优化,确定最优的曲轴过渡圆角,探索了基于现代设计手段的曲轴优化设计的基本方法.     

基于小波-VMD-Teager能量算子的滚动轴承微弱故障诊断

针对滚动轴承的单一故障进行诊断,提出了将小波VMD-Teager能量算子相结合和小波CEEMD-Teager能量算子相结合的诊断方法。对于滚动轴承的故障信号首先是进行小波降噪,使用VMD分解得到IMF分量,利用峭度和相关系数的大小选择合适的IMF分量,进行重构。通过对重构的IMF进行Teager能量算子包络解调处理,最后可以得到不同故障程度的轴承故障的特征频率。对比VMD处理和CEEMD处理得到的故障信号包络图,利用实验数据验证表明, VMD处理能更有效提取滚动轴承的单一故障微弱特征。     

发动机曲轴纵向结构参数的优化设计

发动机缸心距确定后，其曲轴单拐的纵向结构参数如何分配对曲轴的刚度、强度、重量、体积及寿命有着极其重要的影响．本文利用有限元静力分析方法和结构形状优化设计方法，对曲轴单拐纵向结构参数进行了灵敏度分析和优化设计，为某型号发动机曲轴结构设计提供了理论计算依据．     

发动机曲轴疲劳强度的三维有限元分析

为了较全面系统地对发动机曲轴疲劳强度的影响因素进行研究分析,采用了有限单元法建立发动机动力系统有限元模型,根据发动机工作状态的实际工况,在多种载荷边界条件和位移边界条件下对曲轴的应力和变形进行了有限元分析,并将有限元分析结果和试验数据进行了对比分析,为曲轴疲劳强度分析提供了参考。     

曲轴油孔电化学倒角去毛刺专机设计构思

利用电解加工原理对发动机曲轴的主轴颈及连杆颈上的油孔倒角去毛刺,是一项高效、优质的先进加工工艺,专机设计采用了以加工单元为基础的模块化设计方案,尤其适合于发动机产品的系列化及大批量生产的要求。     

基于改进的小波分形四叉树医学图像编码

将改进的小波Mallat算法运用到小波分形四叉树算法中。对医学图像进行改进的小波Mallat分解，对最高级分解的四个子带图像进行无失真编码，剩下的子带图像进行小波分形四叉树编码。实验结果得出恢复图像的质量进一步提高，证明了本文方法的有效性。     

Engine Multi-Body with Flexible Crankshaft Modeling and Numerical Simulation

1 IntroductionWith the development of high-speed engine, thecrankshaft systems are working precisely with lessweight and heavier load. It is necessary to solve thedynamic problem of the system's motion coupledwith its self-deformation[1]. Kane [2] pointed out thattraditional linear dynamics can ignore the dynamicrigidity term generated by a moving flexible body.Therefore, it is necessary to establish a multi-bodymixed model that contains both rigid and flexiblebody in the studying of the lubri…