基于马尔科夫链的车桥齿轮剩余寿命预测研究

为解决车桥齿轮剩余寿命随时间变化趋势难以预测的问题,提出一种基于马尔科夫链的齿轮剩余寿命预测模型。该方法首先从采集的原始振动信号中提取齿轮的1～3倍啮合频率边频能量作为退化指标,再求取退化指标的增量序列并用于寿命预测;然后通过聚类方法对增量序列进行状态划分,从而获得状态转移概率矩阵;从而建立基于马尔科夫链的剩余寿命预测模型。采用车桥耐久试验的全寿命数据验证模型的有效性,结果表明,提出的模型在车桥开始退化后的预测平均相对误差为9.5%,相比于传统的马尔科夫模型具有更高的预测精度。     

复杂工况条件下齿轮传动过程中磨损量预测研究

磨损是齿轮传动过程中的主要失效形式,磨损加剧会使齿轮齿侧间隙非线性增大、传动精度下降及齿面冲击力增大,进而导致齿轮传动系统振动加剧,对齿轮传动性能及设备的稳定运行造成重大影响。为了解决上述问题,提出了复杂工况条件下齿轮传动过程中磨损量预测方法。基于形式磨损指数识别并判定齿轮磨损状态,通过深入分析齿轮磨损机制并以此为基础,绘制典型齿轮磨损过程曲线,计算齿轮传动摩擦力矩数值,构建了齿轮磨损量数学模型;再将已知齿轮状态数值输入至所构建模型中,即可得出齿轮预测磨损量,实现齿轮磨损量的预测。试验结果表明,在3种复杂工况条件下,提出的预测模拟数据更接近于实际参数,验证了磨损量预测的精度。     

基于乏信息理论的双渐开线齿轮随机振动误差预测研究

针对目前双渐开线齿轮传动特征数据少、概率分布未知、缺乏先验知识等问题,基于乏信息理论对该齿轮传动在随机振动过程中的误差预测进行了研究,结合灰色GM(1,1)模型和Bootstrap抽样原理的优点,提出了一种基于乏信息动态估计的预测方法,并在乏信息数据样本中,建立了动态灰色自助模型。利用试验所得样本数据对双渐开线齿轮振动误差进行了评估预测,并将模型预测值与原始试验数据进行了对比,以验证该方法的可行性及预测模型的可靠性;同时与灰色GM(1,1)模型和蒙特卡罗模型的预测值进行了对比,以验证该模型的准确性。研究结果表明:该模型预测结果精度较高,能有效地缩短试验时间,节约试验成本,较好地解决了双渐开线齿轮随机振动误差的预测问题,该预测方法也可用于其他齿轮传动。     

基于性能劣化的可靠性预测与系统开发

为了给数控装备可靠性预测提供更丰富、更精确、更及时的信息源,探讨了运用数控装备使用过程中的性能劣化数据对数控装备可靠性进行预测的方法与工具。给出基于性能状态监测的性能劣化建模与可靠性预测原理,并提出一种基于非平稳自回归积分滑动平均模型的数控装备性能劣化建模方法,以监测与分析数控装备关键性能参数的时变特性;提出基于隐马尔科夫链模型的数控装备可靠性预测方法,以揭示数控装备使用过程中的性能状态变化特征及其可靠性变动情况。在此基础上,开发了数控装备可靠性预测原型软件系统。该系统对于提高数控装备利用率、减少数控装备维修费用以及延长数控装备使用寿命等具有重要的意义。     

考虑齿轮磨损的行星减速器传动精度时变可靠性分析及优化设计

针对行星减速器工作过程中存在齿轮动态磨损因素导致传动精度可靠度下降的问题,建立了考虑齿轮磨损的行星减速器传动精度时变可靠性模型,并进行了传动精度可靠性分析与公差优化设计.基于啮合线分析方法建立了行星减速器传动误差模型,对齿轮磨损这一随机过程进行了数值仿真,并利用高斯过程预测了齿轮磨损量;以某二级2K-H型行星减速器为例...     

隐马尔科夫链模型在装备运行可靠性预测中的应用

为使企业内关键装备趋于零故障运转,提出了一种基于隐马尔科夫链模型的装备运行可靠性预测方法。它针对装备使用过程中所监测到的性能特征参数并不能与运行状态简单地一一对应的问题,引入隐马尔科夫链模型来识别多观测序列下装备隐含的状态变迁过程。根据建立的状态变迁模型并结合切普曼-柯尔莫哥洛夫微分方程来推断装备运行可靠性。最后,在欧泰OTM 650数控铣床上验证了该方法的可行性。     

基于灰色马尔科夫链模型的CT球管故障间隔期预测

本文阐述了灰色马尔科夫链模型原理,将灰色GM(1,1)预测模型和马尔科夫链状态转移相结合,建立数学模型来对CT球管的故障间隔期进行预测,通过实例分析说明灰色马尔可夫链模型可以预测CT球管的故障间隔期,该预测模型对指导设备使用科室和管理部门做出良好的设备管理决策具有一定价值。     

端面谐波齿轮传动的计算机辅助设计

本文对端面谐波齿轮传动的啮合分析理论和应力分析方法等进行了较深入研究,并在此基础上应用计算机技术编制了端面谐波齿轮传动计算机辅助设计(DMCAD)的软件系统。通过应用该软件系统对端面谐波齿轮传动啮合性能和应力状态等进行电算分析,获得了一些对研制开发端面谐波齿轮传动有参考价值的数据和结论。     

军用重载车辆齿轮摩擦特性模拟试验研究

本文以某军用重载车辆侧传动齿轮为对象在Ｍ－２０００型磨损试验机上进行了摩擦特性研究，得出了齿轮齿面摩擦系数变化规律，为提高军用重载车辆齿轮传动的使用可靠性提供了数据。     

齿轮传动中空回的产生及消除

阐述了齿轮传动中空回的产生及消除空回的方法，保证了齿轮传动的精度和可靠性，对仪器仪表、航空航天数据的准确性具有重要意义。     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标可靠性优化设计

介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,在保证齿轮强度可靠性的前提下,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3 000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。     

马尔科夫链在年降水量预测中的应用

年降水量是目前水文和气象预测中非常重要的一项工作,是指导工农业生产以及经济发展策略的主要影响因素,其预测结果能够为气象、水文研究以及各种生产活动中决策的制定提供重要的数据支持。马尔科夫链是随机过程中的一种,在已知条件下对某个对象的未来进行预测,但是其未来产生的结果和过去所产生的结果之间相互独立,二者互补影响。这种随机过程的特征跟每年中降水量的特征完全相符,所以本文拟采用马尔科夫链,通过对降水量模型的构建,探讨了马尔科夫链在某个地区年降水量预测中的作用。     

减速箱齿轮传动参数化设计与仿真分析

借助二次开发工具UG/OPEN API,开发了UG齿轮参数化建模菜单模块,实现了齿轮参数化快速建模。将组装后的齿轮传动模型导入ADAMS后,进行了动力学仿真,通过仿真数据与理论计算数据的对比分析,验证了虚拟样机模型的正确性、有效性。应用ADAMS仿真获得的接触力数据,在UG中实现设计仿真。通过对UG设计仿真数据的分析,验证了齿轮强度的可靠性和齿轮传动的低噪声、低振动特性。     

齿轮可靠性设计讲座(四)——齿轮可靠性试验

本讲主要介绍齿轮可靠性试验的方法及试验数据的统计处理,并简单介绍统计试验法。 1、齿轮可靠性试验的目的和特点在对齿轮零件或传动系统的可靠度进行分析和预测时,首先需要知道齿轮疲劳强度及寿命的统计分布规律,而获得这些规律的主要途径,是进行可靠性试验。通过试验,可以得出齿轮的各项可靠性指标,揭露薄弱环节,提出改进措施,达到提高产品可靠性的目的,所以,进行可靠性试验,是对齿轮可靠性预测、评价     

齿轮传动系统随机误差可靠性评估方法

综合考虑各类随机误差对齿轮传动系统动态特性的影响,对其进行可靠性评估是齿轮传动设计领域的难点。对齿轮传动系统可靠性进行有效评估是实现整个系统动态优化设计的关键。将Pro/E软件二次开发技术与ADAMS二次开发高级编程技术相结合,建立了齿轮传动系统的参数化虚拟试验样机,对其进行模拟计算,获取系统内部各个零部件动态特性曲线和数据,利用Monte Carlo法编写产生伪随机数子程序,模拟系统的各类随机误差分布,综合考虑各类随机误差的影响随机建立系统虚拟试验样机并进行仿真计算,获取大量系统动态特性数据。利用VC++编程统计试验数据,求取系统可靠度,进而实现对齿轮传动系统随机误差影响下的动态特性进行可靠性评估。该方法不必建立和求解繁琐的数学模型,快捷、方便而且精度较高。     

基于非劣最优理论的PSO多目标设计的应用

介绍基于非劣最优理论的粒子群优化算法所进行的多目标优化设计,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,建立斜齿圆柱齿轮传动的多目标设计数学模型。为高速运转状态下,斜齿轮设计提供一种快速、优化的好方案。     

齿轮传动动态运动精度可靠性分析

齿轮是机械产品中重要的基础元件,其运动精度直接影响整个装备的品质和可靠性。影响齿轮传动精度的因素包括齿轮的制造、装配误差和外部载荷,这些因素均具有随机性,因此,在不确定性设计理论下对齿轮传动运动精度进行可靠性分析与设计是提高齿轮运动精度的一种重要途径。为开展齿轮传动运动精度可靠性分析,首先,建立考虑传动误差激励、刚度激励和外部载荷等作用下的扭转振动模型,然后,在基于4阶龙格库塔法求解的基础上采用BP神经网络建立动力学系统的输入输出关系模型,并以该BP网络模型建立齿轮传动系统的运动精度可靠性模型,最后,采用1阶可靠性方法(FORM)对传动系统的运动精度可靠性进行分析。研究表明,制造与装配误差对传动系统的运动精度可靠性影响最大,设计制造时应予以充分考虑。     

一种基于数据驱动和贝叶斯理论的机械系统剩余寿命预测方法

针对复杂机械系统剩余寿命预测问题,提出一种基于数据驱动方法和贝叶斯理论的机械系统剩余寿命预测方法。该方法基于数据驱动方法,对相同或相似系统的历史状态监测数据进行融合,并建立表征系统退化程度的健康指示量和预测剩余寿命的状态模型;基于贝叶斯理论,建立状态模型参数的贝叶斯模型;在此基础上,基于待估系统的实时状态监测数据和贝叶斯模型,利用马尔科夫链蒙特卡洛方法来更新模型参数并预测待估系统的剩余寿命;通过一个航空发动机的预测问题,来说明该方法的有效性。     

基于模糊加权马尔科夫链的焊缝隐性损伤磁记忆特征参数定量预测

针对磁记忆技术在焊缝隐性损伤状态定量评价与预测中的难题,建立基于无偏灰色模糊加权马尔科夫链的焊缝隐性损伤状态磁记忆特征参数定量预测模型。以Q235焊接试件为试验材料,拾取焊缝纵向和横向磁记忆信号分布,与同步X射线检测结果进行对比得出:在宏观损伤时满足传统的磁记忆检测判据,即切向分量Hp(x)具有极大值,法向分量Hp(y)过零值;而在隐性损伤时并没有出现传统判据特征,说明Hp(x)与Hp(y)并不能准确地判断隐性损伤状态和程度。为此引入正交矢量合成梯度比Kr,可以较为敏感地反映隐性损伤状态,但敏感性同时带来局部振荡波动性,造成对隐性损伤后续发展状态的磁记忆定量预测困难。因此,在无偏灰色预测理论和马尔科夫链的基础上,结合模糊隶属函数建立模糊加权马尔科夫链磁记忆定量预测模型,验证结果表明:无偏灰色理论结合模糊加权马尔科夫链后的定量预测模型,其最大相对误差从38.492 5%降到5.046 4%,为实际工程中焊缝隐性损伤未来发展状态的定量预测与维修策略选择提供了新的思路。