基于多重分形和PSO-SVM的齿轮箱故障诊断

针对齿轮箱振动信号的非线性和非平稳性,提出一种多重分形和粒子群优化的支持向量机(PSO-SVM)相结合的故障诊断方法。首先采用短时分维作为模糊控制参数的分形滤波器对背景噪声较大的齿轮箱振动信号进行滤波降噪;其次引入多重分形谱算法对滤波后信号进行分析,发现多重分形特征量Δa(q)、f(a(q))max、盒子维数Db能很好地反映齿轮箱工作状态;最后对支持向量机(SVM)的参数利用粒子群优化(PSO)算法进行优化,并将多重分形特征量分别作为SVM和PSOSVM的输入参数以识别齿轮箱故障。结果表明,基于粒子群优化的支持向量机可以提高分类正确率。同时证明了基于多重分形和PSO-SVM在齿轮箱故障诊断中的有效性。     

考虑环境参数的风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化

随机风速会使风电齿轮箱传动系统出现频繁的载荷波动,造成复杂的结构变形,容易产生齿轮偏载,加剧其接触疲劳失效风险。提出了一种考虑环境参数随机不确定性的风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化方法,在建立计入全局载荷的风电齿轮箱传动系统动力学模型基础上,利用代理模型方法重构“平均风速、湍流强度-齿轮修形参数-齿轮长期接触疲劳损伤”映射关系,建立考虑风速概率分布的多级齿轮修形参数优化函数,对比了风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化效果。结果表明,低速级太阳轮长期接触疲劳损伤值大于0.7,是风电齿轮箱传动系统高可靠设计的薄弱环节之一;优化后的风电齿轮箱齿轮长期接触疲劳损伤值明显降低,其中低速级太阳轮长期接触疲劳损伤值降低了11.37%,疲劳性能提升效果显著。     

基于SAPSO-ELM的风电机组齿轮箱故障诊断

由于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的参数是随机生成的,导致其存在网络结构稳定性差、分类精度不高等问题。针对这些问题提出了一种利用模拟退火粒子群算法(Simulated Annealing Particle Swarm Optimization,SAPSO)来优化ELM参数的算法。该算法对ELM参数进行SAPSO寻优处理,从而达到增强网络稳定性、提高ELM性能的目的。为验证该算法的有效性,将该方法应用到样本分类上,对风电机组齿轮箱故障进行诊断,实验结果表明,与ELM、粒子群-极限学习机(PSO-ELM)等算法相比,模拟退火粒子群-极限学习机(SAPSO-ELM)算法具有较好的稳定性和可靠性,提高了风电机组齿轮箱故障诊断正确率。     

基于状态切分与时间卷积网络的风电齿轮箱系统温度异常故障预警

由于风电齿轮箱结构复杂、运行工况多变，采用监控与数据采集系统（SCADA）数据对齿轮箱早期故障预警的精度不足。本文提出考虑风电齿轮箱润滑冷却状态及运行工况的状态切分方法，基于齿轮箱润滑冷却系统运行原理，从原始运行数据中选取相关参数，采用统计分析和聚类方法将齿轮箱系统时间序列数据进行运行策略分类切分，构建齿轮箱运行状态判断模型；提出采用时间卷积神经网络训练不同运行策略下的齿轮箱温度预测模型，并实时判断运行状态，选取对应运行策略温度预测模型，估计齿轮箱温度，通过与实际值之间的残差实现齿轮箱故障预警。实际案例表明，本文所提出的方法可以提高模型精度，能够有效预警风电齿轮箱系统的早期故障。     

基于PSO-SVM的齿轮箱故障诊断研究

针对目前齿轮箱故障诊断存在的检测难度大、主观性强、准确性不高等问题,提出了一种基于粒子群算法和支持向量机的故障诊断方法。运用时域频域分析法对振动信号进行分析获取特征值,利用支持向量机(SVM)技术对齿轮箱特征参数进行模式识别和故障分类,并引入粒子群算法(PSO)用于优化支持向量机参数,建立了齿轮箱典型故障诊断模型。实验结果表明:该方法可以对齿轮箱不同故障类型进行准确的分类,有效的提高了齿轮箱故障诊断的可靠性。     

高精度高硬度花键滚齿加工工艺研究

介绍了风电齿轮箱中重要零件太阳轮轴高精度花键滚齿工艺控制方法,分析了该零件在花键的滚削加工中各精度指标超差的原因,重点对花键加工的滚削方法和切削参数进行了探讨和优化,提出了提高加工效率和稳定质量的切削参数和切削方式。     

改进灰狼优化模糊核聚类在风电齿轮箱故障诊断中的应用

为准确地辨识已知、未知故障类别,提出一种基于模糊核聚类模型的风电齿轮箱故障诊断新方法。首先,将模型初始聚类中心和核参数作为优化变量,采用改进型灰狼优化算法寻优求解。改进型灰狼优化算法中引入莱维飞行策略和非线性收敛向量,能够提高算法的收敛速度与精度,从而获得最佳分类结果下的各聚类中心和核参数;然后,根据待测样本与各聚类中心之间的核空间样本相似度,先判断样本是否属于已知故障,再诊断故障类别;最后,通过模拟风电齿轮箱的故障实验验证了该方法的有效性。     

风力发电机齿轮箱传动系统振动的动力学建模

由于风电齿轮箱传动系统变载变速的特点,使得风电齿轮箱传动系统长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱传动系统内部结构的损坏。将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动,采用集中质量参数法,在综合考虑齿轮啮合刚度、齿轮啮合误差以及支撑轴承非线性等因素的共同影响下,建立了具有多级齿轮传动的大型风电齿轮箱齿轮-传动轴-轴承系统耦合的非线性动力学模型,利用拉格朗日方程推导了整个风电齿轮箱传动系统的动力学方程,并利用Runge-Kutta对其进行了动力学分析。     

风电齿轮箱振动响应研究

以某2.5 MW风电齿轮箱为研究对象,建立动力学仿真模型,对齿轮箱在高速级齿轮啮合激励下的振动响应进行分析.通过改变齿轮修形参数、齿轮宏观参数、齿轮和箱体结构,提出减小齿轮箱振动的优化方案.优化方案经试验验证有效,可以作为解决类似振动问题的参考.     

BFA优化SVM的刀具故障诊断

支持向量机(SVM)对机床刀具磨损阶段监测的诊断能力与其参数惩罚因子C和核函数参数g紧密相关,SVM参数的优化对其诊断精度影响很大.为解决人工选取支持向量机参数效率低、准确率不高的问题,提出一种细菌觅食算法(BFA)优化SVM参数的刀具故障诊断方法.将SVM的诊断准确率作为细菌觅食算法的优化目标,利用细菌觅食算法对SVM参数全局寻优,得到最优参数组合.实验结果分析表明,相对于传统的SVM,优化参数后的SVM对刀具磨损阶段的监测准确率至少提高了5％,验证了此方法的可靠性.     

基于Deform3D的齿轮高速干式滚切过程模型及性能分析

齿轮高速干式滚切工艺取消了切削油/液的使用,是一种绿色高效的齿轮制造工艺,其成形过程分析是提升该滚齿工艺性能的有效途径。基于金属切削工艺仿真软件Deform3D建立了齿轮高速干式滚切过程的有限元仿真模型;进行了齿轮高速干式滚切材料去除过程的数值仿真分析,获得了不同参数条件下齿轮高速干式滚切过程中切屑的变形规律,以及切削力与切削温度的分布规律,分析并确定了影响滚切性能的主要参数。研究结果为齿轮高速干式滚切工艺参数优化提供了理论和方法支撑。     

基于敏感参数分析的变矩器叶片参数研究

运用试验设计技术,研究了叶片进出口角、液流偏离角和损失系数等液力变矩器敏感参数,综合考虑这些敏感参数对最高效率、启动变矩比系数和力矩系数的影响,得到了它们之间的影响趋势,确定了影响因素的特定范围。改变泵轮的入口角度后,通过相关试验验证了效率变化的趋势。     

指数型产品多阶段可靠性增长的Bayes模型

基于D-S证据理论融合验前信息,建立了一种适用于小子样复杂系统多阶段可靠性增长分析的Bayes模型。选择Gamma分布作为失效率的先验分布,通过多源可靠性信息融合,将专家经验转换成概率分布, 利用D-S证据理论融合多个专家信息,确定了先验分布参数,结合产品研制阶段试验数据,根据Bayes统计推断理论,给出了失效率、平均故障间隔时间（MTBF）和可靠度的Bayes点估计和置信下限。以兆瓦级直驱式风力发电机研制试验验证了该模型的有效性。     

高速数控加工中NURBS曲线拟合及插补技术的研究

通过分析现代数控系统中自由曲面插补算法的特点,提出了基于最小二乘法的NURBS曲线拟合算法和基于弧长参数补偿的NURBS插补技术。采用最小二乘法拟合NURBS曲线,能获得光滑的刀具加工路径,并且在一定范围内能复原曲线的设计轮廓。参数补偿的NURBS插补方法,以泰勒展开法得到的插补参数作为临时插补点,利用该插补法能显著减小速度波动,可将速度控制在理想的范围内,可进一步提高加工精度并减小数控机床的振动。仿真实验表明：该算法简明高效、易于实现,能够满足现代数控系统的要求。     

基于主成分分析和支持向量机的滚动轴承故障特征融合分析

为有效降低滚动轴承故障特征的维数并提高诊断准确率,将主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）方法应用到轴承故障特征的融合分析中,给出了相应的决策流程。应用基于小波包分解的特征提取算法及特征向量的构造方法对不同状态下的振动信号进行分解,得到用于表征轴承运行状态的8维特征集合;应用PCA提取累积贡献率达到95%的特征主成分并输入SVM分类器中进行识别。结果表明,将滚动轴承故障特征从8维降低到5维,仍可有效表征轴承的状态,但大大降低了计算的复杂性;故障诊断的准确率达到97%以上,诊断时间也相对较短;4种轴承状态识别的准确率从高到低依次为正常、外圈剥落、滚动体剥落和内圈剥落,可为确保设备安全运行和快速故障诊断提供理论依据。     

液体润滑剂的黏度对边界滑移影响的实验研究

为了了解微纳米间隙中流体的流动特性,采用原子力显微镜对微纳米间隙中的固体和液体边界滑移进行了实验研究,主要研究了液体润滑剂的黏度对边界滑移的影响。实验中采用的固体样品为SiO2,液体样品为两种不同黏度的季戊四醇油酸酯,分子式为C77H140O8,黏度分别为32mm2/s和150mm2/s。采用相对速度法对实验数据进行了处理,结果表明,不同黏度的季戊四醇油酸酯和SiO2表面作用时都会发生边界滑移,黏度大,产生的滑移大。其原因是,随着黏度升高,邻近固体表面的液体分子与和固体表面相接触的液体分子之间的剪切力增大,可更加容易地克服固液界面间的作用力,更加容易产生边界滑移。     

基于单杆矢量的机构复合分离位置函数综合

提出用单杆相对运动差单元构建平面机构函数综合方程式。首先建立单杆的相对位置运动差及高阶运动差通用单杆矢量公式,再通过引入变量和增加单杆矢量附加方程,消除了方程式中非独立的未知角变量及未知高阶角变量。然后用单杆矢量及其附加方程直接建立有限分离、无限接近分离及复合分离位置函数综合的统一通用的多项式方程组,且方程总次数低。讨论了在平面铰链四杆机构函数综合中的复合五位置问题及复合四位置问题上的应用,用实例计算了“实现函数”与“预期函数”的误差并作出误差波动图,结果表明在无限分离精确点及无限接近分离点上可以精确实现预期函数,但按高阶运动特性要求设计的机构不一定能使“实现函数”在所有0阶位置上更逼近“预期函数”。该方法比双杆组、三杆组法简单,模块性非常好,便于计算机自动建模与求解。     

关节轴承摩擦温度场计算方法

以推力型关节轴承为研究对象,分析了轴向载荷下的接触应力,并根据试验所得摩擦力矩反推出了动态摩擦因数。结合接触应力及摩擦因数求出了摩擦热流率,并将其作为第二类边界条件进行了轴承非定常温度场有限元分析,最后利用红外热像仪拍摄了摩擦过程中轴承侧表面温度分布,检验仿真结果的可靠性。仿真与试验结果表明：该计算方法解决了球面摩擦副摩擦因数的精确计算和热流率的空间分配问题,建模时忽略球面间隙会直接影响接触应力分布并造成温度场分布出现较大误差,考虑球面间隙可以更精确地计算轴承摩擦温度场。     

干式磨削ANSI D2淬硬模具钢的表面完整性实验研究

干式磨削具有加工效率高、加工成本低、环境污染小等优势,广泛应用于模具加工制造行业。作为零件制造工艺链的最后环节,磨削加工后的工件表面完整性决定了产品质量和使用寿命。以淬硬模具钢ANSI D2为加工对象,通过实验研究干式磨削条件下磨削淬硬模具钢的加工表面完整性,分析并确定了进给速度、磨削深度等磨削参数对磨削表面层的组织结构、表面层显微硬度、加工表面粗糙度、残余应力分布等表面特性的影响规律,为制订合理的磨削参数、实现淬硬模具钢干式磨削工艺的优化提供指导。     

中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计及成形分析

基于圆形管坯压制成异型截面的变形分析,提出了中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计准则。针对载重5t卡车桥壳,介绍了胀压成形的工艺过程,设计30组前盖半径、后盖半径不同的预成形管坯,使用ABAQUS软件进行整个成形过程的有限元模拟。通过对预成形管坯液压胀形过程和压制成形过程的成形性分析,确定了前盖系数Km、后盖系数Kn的取值范围。选取基准回转体及一种典型的非对称预成形管坯,分别进行胀压成形实验,结果表明：前者压制成形阶段后盖处胀裂,后者成功地试制出样件,成形状况好,而且成形过程中管坯壁厚值与模拟值基本吻合。