非线性齿轮系统单齿故障动力学特性

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性,借鉴混沌振子检测理论中根据系统相轨变化检测信号的原理,分析了齿轮单齿故障冲击信号出现的成因及其出现故障后非线性动力学特性的变化,建立了基于冲击分析的非线性齿轮系统单齿故障动力学模型。通过分析发现,齿轮系统模型在一定的参数条件下,其动力学特性会进入混沌状态。而在相同参数条件下,出现单齿冲击故障并达到一定程度后,齿轮系统会在故障冲击的激励下进入大周期运动,从而表现出明显异于无故障条件下齿轮系统的动力学特性。仿真结果表明,该方法能有效区别齿轮系统单齿故障状态。     

周期信号谐波分析的一种新方法

本文介绍一种周期信号谐波分析的新方法——准同步采样谐波分析法,能有效地减小同步偏差(采样周期与信号周期的偏差)对测量结果的影响,使基波与高次谐波均能获得相当高的测量准确度。据此原理制作的谐波分析仪已通过技术鉴定。     

转子--轴承系统非线性动力学行为的研究

利用非线性没膜力数据库方法获得非线性油膜力,结合打靶法、Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射和频谱图对刚性Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统在较宽参数范围内进行分叉研究。数值计算得到了系统在某些参数域的分叉图、时间历程、频谱图、相图、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射图。     

一种运用非线性特征提取的动车牵引齿轮箱故障可靠诊断新方法

动车牵引齿轮箱是其动力源保障,开展齿轮箱故障诊断能够保证机车安全运行。但是目前在故障非线性特征方面仍需进一步研究。为此,提出了一种新的动车牵引齿轮箱故障诊断方法,利用集合经验模态分解(EEMD)和局部线性嵌入(LLE)优异的非线性分析能力巧妙提取齿轮振动信号的关键特征,并利用支持向量机(SVM)实现对齿轮箱多种故障的可靠诊断。通过齿轮箱故障试验台进行实验分析,结果表明,提出的新方法能够有效检测齿轮磨损、裂纹以及断齿故障,且诊断率比现有方法(如线性特征提取方法)高5%,从而验证了新方法是有效的,有望应用于工程实践之中。     

转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性

为研究转矩分流式齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立系统的非线性动力学模型,考虑了齿侧间隙、时变刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数。使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解发现,在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应：简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应。4种状态下的时间历程、相图、Poincaré映射图、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)频谱图表明该系统有很强的非线性特性,应使用非线性理论进行更深入的研究。     

Poincare变换——一种判定机械故障的新方法

机械故障的判定常采用的是基于ＦＦＴ分析的方法，但其对非线性情形效果不理想，本文从非线性理论出发提出了一种判定故障的新方法，实践证明是成功的。     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

机械式离心调速器系统混沌的非线性反馈反控制

根据拉格朗日方程建立了机械式离心调速器系统的动力学方程,求出了系统的平衡点,利用系统的相图分析了给定参数下自治系统及非自治系统的运动状态,用Poincaré映射图分析了非自治系统混沌的形成过程。利用非线性反馈反控制方法实现了自治系统及非自治系统混沌的反控制,将自治系统及非自治系统的周期运动利用适当的控制强度反控制到混沌运动轨道。     

求解非线性系统周期轨道及其周期的一种方法

首先通过时间尺度的改变，将非线性系统周期解的周期值显式地出现在非线性系统的系统方程中，然后对传统打靶法进行改造，把周期值T作为一参数，通过优化方法选择出迭代过程中增量的改变值，T也参入打靶过程。求解过程既包含对周期轨道的求解，又包含对周期T的求解，从而能迅速准确地求出周期轨道和周期T。文中用该方法对Van Der Pol方程和非线性转子－轴承系统进行了求解，验证了方法的有效性。     

高速主轴系统非线性动力学建模与数值仿真

为了深入分析主轴-刀柄系统的非线性动力学特性,以高速切削机床的主轴-刀柄系统为研究对象,综合考虑主轴-刀柄结合面及角接触球轴承非线性接触力,基于铁木辛柯梁理论建立了包含转动惯量、剪切变形及偏心质量影响的主轴-刀柄系统有限元动力学模型。对该模型进行数值计算的结果表明,由于主轴-刀柄结合面及支承轴承处非线性接触力的存在,主轴-刀柄振动系统具有非常复杂的周期运动、倍周期运动和混沌运动,倍周期分岔是主轴-刀柄系统通向混沌的主要道路。系统在某些偏心量下经历几次倍周期分岔最终会产生混沌运动,应在实际设计过程中尽量避开该参数区域。     

非线性转子碰摩振动周期响应的分岔与振幅突变

以转子角速度和不平衡量为参数,用数值方法研究了具有非线性刚度的Jeffcott转子发生动静件径向碰摩时周期振动的分岔现象,并通过数值模拟获得振幅突变流形和分岔集。所得结论对于认识旋转机械突发性故障的动力学机理具有积极的意义。     

故障诊断中非线性滤波算法的研究

对扩展卡尔曼滤波(EKF)和粒子滤波(PF)的原理进行了介绍。针对故障诊断中的非线性非高斯问题,通过仿真实验比较了EKF和PF的效果,结果证明在非线性条件下,PF的算法优于EKF算法。     

用Lyapunov指数研究单对齿轮间隙非线性系统的动力学行为

在间隙函数为分段线性函数的单对齿轮系统非线性微分方程量纲一化的基础上，给出院 系统的精确解析解，直接从Lyapunov指数的定义出发，给出了计算最大Lyapunov指数的数值方法，作出了系统随激励频率变化时的Lyapunov指数图，并扰此判别了系统中所存在的周期和混沌吸引子，研究结果表明，Lyapunov指数确是判定齿轮系统非线性动力学状态的一种可靠的特征指标。     

非线性弹性碰摩转子周期运动稳定性分析

在同时考虑轴承油膜力、转轴非线性弹性力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型。利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性,分析了非线性摩擦力对系统动力学特性的影响。     

非线性时序模型在机械系统故障诊断中的应用

提出一种基于非线性自回归时间序列模型(gereral expression for linear and nonlinear auto-regressive model,简称GNAR模型)的机械系统状态识别与故障诊断方法.利用采集系统工作过程中的特征信号建立GNAR模型;用主成分分析策略生成模型特征量,对训练样本的特征量进行识别和分类,得到各种参考模式;将几何距离判别函数作为状态分类的原则,根据待判系统特征量与各类参考模式的Euclide距离进行状态识别和故障判别.对车床颤振试验数据及高速离心空气压缩机故障数据的分析表明,该方法快捷、高效,诊断成功率较好,具有良好的工程应用前景.     

奇异值分解技术在齿轮箱故障诊断中的应用

首先利用伪相图确定齿轮箱振动信号的基本周期,并在此基础上对原始信号进行时域平均降噪处理。然后应用奇异值分解技术提取各齿轮轴的振支信号分量,再对此振动信号分量作进一步的时、频域分析,给出了描述齿轮轴振动信号分量变化的定量指标。最后结合实例说明这种方法对诊断齿轮箱故障是比较有效的。     

基于子带分析的非线性电路故障诊断

针对非线性模拟电路故障诊断中Volterra级数(Volterra核)计算复杂的难题,基于Volterra核的频谱子带分析,提出了利用将Volterra核进行子带分解以降低计算复杂度的方法。首先将激励信号分别输入正常电路和故障电路得到两种电路的输出,然后分别计算正常电路和故障电路的Volterra子带核,通过求解两种电路Volterra子带核的相关系数实现故障元件的特征提取。实验结果表明,该方法不仅能提高故障诊断效率,还能有效提取灾难型故障(硬故障)和参数型故障(软故障)的故障特征。     

基于不变矩的微弱信号检测方法

由于混沌振子从混沌状态转变到大尺度周期状态时其相图的对称性将发生较大变化,提出应用Hu氏不变矩对混沌振子相图的状态进行描述,通过不变矩-策动力关系曲线确定混沌振子相图处于大尺度周期状态的左临界阈值,根据混沌振子混沌状态和大尺度周期状态下不变矩的差异实现混沌振子相图的自动识别。对仿真和工程实测信号进行了分析,结果表明,不变矩值能够准确识别混沌振子相图的状态,并具有良好的抗噪能力。     

主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学研究

研究了8磁极主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性,建立了系统的非线性动力学模型,并通过Taylor公式对其进行非线性展开,用数值方法对得到的系统空间状态方程进行分析,通过Matlab软件编程,借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析,结果发现在一定参数条件下,系统会产生分叉和混沌现象,并结合试验分析了系统在不同参数条件下的运动状态.