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带有ERSFD的航空弧齿锥齿轮动态特性

航空动力学报 2024年第2期39卷 221-234页

作者：任鸿飞王三民邹浩然陈鹏张旭阳西北工业大学机电学院西安710072

将弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)引入弧齿锥齿轮传动(SBGD)系统中以改善其动态特性。基于广义雷诺方程建立内外油膜控制方程,并通过半解析方法得到弹性环的变形,获得ERSFD油膜力后基于径向基(RBF)神经网络建立其近似模型,建立带有ERSF... 详细信息

将弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)引入弧齿锥齿轮传动(SBGD)系统中以改善其动态特性。基于广义雷诺方程建立内外油膜控制方程,并通过半解析方法得到弹性环的变形,获得ERSFD油膜力后基于径向基(RBF)神经网络建立其近似模型,建立带有ERSFD支撑的8自由度SBGD系统双向流固耦合动力学模型,借助分时迭代方法获得系统稳态响应。结果表明:内油膜压力沿圆周分段式分布,且沿偏移线为非对称分布;ERSFD的存在有效削弱了油膜力与偏心率之间的非线性关系;弹性环凸台厚度的增加,使系统振动响应的幅值整体下降,并抑制了5 200~8 200 r/min转速范围内系统的混沌行为,有效改善了SBGD系统动态特性。

关键词：弹性环式挤压油膜阻尼器弧齿锥齿轮雷诺方程非线性流固耦合混沌运动

融合CNN和ViT的声信号轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2024年第3期43卷 158-163,170页

作者：宁方立王珂郝明阳西北工业大学机电学院西安710072

针对轴承故障诊断任务数据量少、故障信号非平稳等特点,提出一种短时傅里叶变换、卷积神经网络和视觉转换器相结合的轴承故障诊断方法。首先,利用短时傅里叶变换将原始声信号转换为包含时序信息和频率信息的时频图像。其次,将时频图像... 详细信息

针对轴承故障诊断任务数据量少、故障信号非平稳等特点,提出一种短时傅里叶变换、卷积神经网络和视觉转换器相结合的轴承故障诊断方法。首先,利用短时傅里叶变换将原始声信号转换为包含时序信息和频率信息的时频图像。其次,将时频图像作为卷积神经网络的输入,用于隐式提取图像的深层特征,其输出作为视觉转换器的输入。视觉转换器用于提取信号的时间序列信息。并在输出层利用Softmax函数实现故障模式的识别。试验结果表明,该方法对于轴承故障诊断准确率较高。为了更好解释和优化提出的轴承故障诊断方法,利用t-分布领域嵌入算法对分类特征进行了可视化展示。

关键词：短时傅里叶变换卷积神经网络视觉转换器 t-分布领域嵌入算法

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喷油润滑内齿圈外圆面红外测温及误差分析

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 253-258,407页

作者：王琳郑志振王勇陈国定西北工业大学机电学院西安710072

高速重载人字齿轮箱的摩擦功率损失会转换成为温升,齿面温度测量是评价齿轮箱润滑和冷却设计的重要手段。针对某人字齿轮箱中内齿圈外圆面温度的在线实时准确测量需求,提出了一种基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量方法,并分别设计... 详细信息

高速重载人字齿轮箱的摩擦功率损失会转换成为温升,齿面温度测量是评价齿轮箱润滑和冷却设计的重要手段。针对某人字齿轮箱中内齿圈外圆面温度的在线实时准确测量需求,提出了一种基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量方法,并分别设计搭建了相关测试试验装置。首先,分析了基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量误差的影响因素;其次,通过试验对待测齿面的发射率进行标定;最后,开展了不同转速工况下的喷油润滑齿轮表面温度测量试验,并分析了吹气压力和吹气温度对红外测温误差的影响。研究结果表明:待测齿面喷涂黑色哑光漆后的标定发射率为0.96,而红外测温光路上的光学镜片会使红外测温值低2℃左右;带有空气吹扫管的红外测温仪可以在线实时测量旋转内齿圈外圆面的温度,且红外与热电偶测温值的最大相对误差不超过7%;选择合适的空气吹扫压力和吹扫温度,可以进一步减小红外测温误差。

关键词：内齿圈红外测温仪温度测量喷油润滑齿面温度

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基于GSO-RF意图识别算法的全身助力外骨骼控制方法研究

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机械工程学报 2024年

作者：袁小庆吴涛原勋王文东西北工业大学机电学院

针对现有助力外骨骼结构复杂、功能单一的问题，基于人体工学理论，设计一套上下肢一体化的全身助力外骨骼，提升助力效果。针对助力外骨骼运动意图识别准确率不高的问题，提出一种基于位姿信号、肌电信号的运动意图识别方法，引入有限... 详细信息

针对现有助力外骨骼结构复杂、功能单一的问题，基于人体工学理论，设计一套上下肢一体化的全身助力外骨骼，提升助力效果。针对助力外骨骼运动意图识别准确率不高的问题，提出一种基于位姿信号、肌电信号的运动意图识别方法，引入有限状态机(Finite state machine, FSM)，设定三种穿戴者运动状态；使用随机森林(Random forest, RF)算法对人机交互信号进行分类，确定穿戴者运动意图；采用人工萤火虫优化算法(Glowworm swarm optimization, GSO)优化随机森林，提高分类准确率，减少分类时间。为提高外骨骼控制系统轨迹跟踪精确性，保证外骨骼运动柔顺性，提出一种基于导纳自适应模糊反演算法的运动控制策略。搭建外骨骼实验平台，进行运动意图识别和轨迹跟踪实验，结果表明运动意图识别准确率可达96.6%，且实时性较好，提出的控制策略有效可行，轨迹跟踪效果较好。通过助力效能实验证明外骨骼的助力性能良好。

关键词：全身助力外骨骼运动意图识别人机交互运动控制

考虑固化残余应力影响的Z-pin增韧复材压缩性能预测方法

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航空学报 2024年

作者：张胜男许英杰张卫红西北工业大学机电学院

Z-pin增韧技术可有效提高复合材料层间性能，但pin针的植入会引起材料纤维发生变向，造成富树脂区，降低面内性能。本文提出了一种考虑固化残余应力影响的Z-pin增韧复合材料面内压缩性能的预测方法。通过分析Z-pin增韧结构的细观形貌，... 详细信息

Z-pin增韧技术可有效提高复合材料层间性能，但pin针的植入会引起材料纤维发生变向，造成富树脂区，降低面内性能。本文提出了一种考虑固化残余应力影响的Z-pin增韧复合材料面内压缩性能的预测方法。通过分析Z-pin增韧结构的细观形貌，建立了代表性单胞模型；充分考虑各组分材料的固化时变特性，建立了Z-pin增韧结构下的热-力-化学多场耦合模型；将前期计算得到的固化残余应力场作为预定义场带入面内压缩性能计算，得到的仿真结果与实验吻合度高。研究发现，固化过程中Z-pin周围会聚集大量残余应力，因而在压缩载荷下，Z-pin周围的材料性能较弱会最先产生裂纹缺陷，并逐渐向富树脂区扩展；纤维变向、富树脂区和固化残余应力的存在会显著降低增韧后复合材料的面内压缩性能。

关键词： Z-pin 复合材料纤维弯曲固化成型残余应力有限元仿真压缩性能

结合改进Tukey鲁棒性拟合的像素当量标定算法

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机械科学与技术 2024年

作者：管浩宇张云鹏韦虹余西北工业大学机电学院

像素当量是影像测量的重要指标之一。传统像素当量标定需要使用高精度标准件，过程繁琐，结果不够精确。针对以上问题，提出基于改进Tukey鲁棒性拟合的像素当量标定算法。利用CMOS相机采集圆形特征标定板图像并进行预处理获得49个圆形... 详细信息

像素当量是影像测量的重要指标之一。传统像素当量标定需要使用高精度标准件，过程繁琐，结果不够精确。针对以上问题，提出基于改进Tukey鲁棒性拟合的像素当量标定算法。利用CMOS相机采集圆形特征标定板图像并进行预处理获得49个圆形特征图像;结合Canny算法和双线性插值提取亚像素边缘;对于传统最小二乘法拟合轮廓易受到坏点影响的问题，引入形态学与Tukey算法对圆形特征轮廓拟合并计算各圆心坐标;基于多图像平均法抑制噪声的原理，采用多点平均法求相邻圆心距，并与实际距离作比可得到像素当量。对影像测量仪校正片上的高精度矩形图案进行测量，实验结果表明，在标定板特征被干扰时，相对于最小二乘法和Tukey算法，改进算法的最大测量误差为0.098%，平均测量精度提高了16%。

关键词：圆形特征标定板像素当量鲁棒性拟合形态学

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新型高承载能力低滑动率齿轮设计与分析

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第6期52卷 87-93页

作者：贾超贺庆拓方宗德福州大学机械工程及自动化学院西北工业大学机电学院

基于曲线型啮合线设计了一种高承载能力低滑动率新型齿轮，借助微分几何和空间啮合理论，通过预设抛物线啮合线推导新型齿轮齿廓方程，计算新型齿轮重合度和齿面滑动率．利用Matlab编程仿真齿轮加工过程，实现新型齿轮参数化高精度三维... 详细信息

基于曲线型啮合线设计了一种高承载能力低滑动率新型齿轮，借助微分几何和空间啮合理论，通过预设抛物线啮合线推导新型齿轮齿廓方程，计算新型齿轮重合度和齿面滑动率．利用Matlab编程仿真齿轮加工过程，实现新型齿轮参数化高精度三维有限元网格建模．在此基础上，通过轮齿承载接触分析，深入分析安装误差、齿面修形等对新型齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力的影响．结果表明：与渐开线齿轮相比，设计的新型齿轮重合度明显提高，传动更加平稳；齿面相对滑动率降低22.9%，啮合效率提高，有效寿命延长；相同载荷下，无误差无修形工况和有误差有修形工况的新型齿轮承载能力都明显优于渐开线齿轮，特别是齿面接触应力减小高达17.0%以上．

关键词：新型齿轮齿廓设计高承载低滑动率轮齿承载接触分析

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高速重载弧齿锥齿轮齿面多目标优化设计

机械科学与技术 2024年第2期43卷 225-231页

作者：任鸿飞王三民陈鹏张旭阳张全清西北工业大学机电学院西安710072

以提高弧齿锥齿轮强度性能和减振降噪为出发点,基于TCA(Tooth contact analysis)、LTCA(Load tooth contact analysis)及局部综合法建立高重合度与低啮合转换处传动误差幅值的齿面多目标优化设计模型;利用带精英策略非支配排序遗传算法(... 详细信息

以提高弧齿锥齿轮强度性能和减振降噪为出发点,基于TCA(Tooth contact analysis)、LTCA(Load tooth contact analysis)及局部综合法建立高重合度与低啮合转换处传动误差幅值的齿面多目标优化设计模型;利用带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化3个齿面2阶接触参数,根据目标函数重要程度从Pareto最优解集中选择最终优化解。结果表明:给定工况下,优化后的2阶参数使得弧齿锥齿轮副重合度增加了16.69%,啮合转换处传动误差幅值降低了87.33%;同时承载传动误差均值、齿面接触应力均值与大小轮齿根弯曲应力均值分别降低了11.82%、0.25%、12.32%和13.61%,改善了齿轮副的强度性能和啮合性能,实现了减振降噪的效果。

关键词：弧齿锥齿轮重合度传动误差多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

基于改进Laplace小波时延提取的声源定位方法

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振动与冲击 2024年第9期43卷 175-185,213页

作者：宁方立段少东李晶霍家辉西北工业大学机电学院西安710072

针对侵彻弹命中多层硬目标后产生的撞击声的定位问题,提出了一种基于改进Laplace(refined Laplace,R-Laplace)小波时延提取的声源定位方法。该方法通过先验信息处理构造出Laplace小波,与声信号进行相关系数计算得到时延信息,并结合搜索... 详细信息

针对侵彻弹命中多层硬目标后产生的撞击声的定位问题,提出了一种基于改进Laplace(refined Laplace,R-Laplace)小波时延提取的声源定位方法。该方法通过先验信息处理构造出Laplace小波,与声信号进行相关系数计算得到时延信息,并结合搜索匹配算法求得多次撞击的声源位置。搭建了声源采集定位系统,并进行多次硬目标撞击声试验。外场试验结果表明,可以定位出4层撞击的声源位置,定位误差平均为0.3 m。相较于传统基于到达时间差的定位算法定位精度较高。该算法在基于到达时间差声源定位问题中具有较大的应用潜力,对实际应用中的声源定位问题具有重要意义。

关键词： Laplace小波时延到达时间差分布式阵列