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考虑滚动体滑移的全陶瓷角接触球轴承非线性动态特性分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 131-138,172页

作者：张珂张立奇王展高刘旺沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承... 详细信息

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承系统的振动特性和周期规律。由模型计算结果可知,滚动体发生滑移运动时接触变形和接触面积随载荷的增大而增大,然而接触变形远小于正常接触时的情况,接触面积大于正常接触时的情况。搭建了轴承转子试验台进行振动试验,在试验工况条件下得到的全陶瓷轴承振动幅值与模型计算的结果平均误差仅为0.68%,证明了模型的准确性。该研究为全陶瓷角接触球轴承的接触机理研究和动态特性分析提供了一定的理论依据。

关键词：陶瓷轴承滚动体滑移轴承接触动力学

考虑挠度的宽温域陶瓷轴承转子系统动态特性分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 28-35,53页

作者：白晓天杨武哲王子男郑浩沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴... 详细信息

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴承座与陶瓷轴承的热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件,最后引入挠度因素改变轴与轴承接触处力的边界条件,来对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。考虑轴承工作温度以及转轴挠度变化,对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,挠度的产生使宽温域内全陶瓷轴承径向竖直正方向振动幅值减小,导致系统运行不稳定。研究结果对全陶瓷轴承动力学分析提供参考,并为提高陶瓷轴承转子系统稳定性提供理论依据。

关键词：全陶瓷轴承动力学模型配合间隙挠度

基于应变能理论的全陶瓷球轴承外圈亚表面细观缺陷尺度识别研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：白晓天张赵南石怀涛张啸尘沈阳建筑大学机械工程学院

针对全陶瓷球轴承外圈内部存在亚毫米级甚至毫米级的细观缺陷，而传统钢制轴承外圈缺陷动力学模型无法表征的问题，基于应变能理论建立了针对全陶瓷球轴承外圈亚表面细观缺陷识别的动力学模型，研究了细观缺陷尺度下不同缺陷深度对全陶... 详细信息

针对全陶瓷球轴承外圈内部存在亚毫米级甚至毫米级的细观缺陷，而传统钢制轴承外圈缺陷动力学模型无法表征的问题，基于应变能理论建立了针对全陶瓷球轴承外圈亚表面细观缺陷识别的动力学模型，研究了细观缺陷尺度下不同缺陷深度对全陶瓷球轴承外圈运行状态的影响，通过仿真，证实了当轴承外圈亚表面存在细观缺陷时，振动时域信号中会存在小波峰现象，在频域信号中转频附近存在与其对应的特征频率，以EMD三阶分量幅值正向最大值与其对应的转频峰值的比值判断缺陷演化程度，最后通过实验验证了所建模型的有效性。该模型实现了对全陶瓷球轴承外圈是否存在亚表面细观缺陷以及缺陷演化程度的判断，为全陶瓷球轴承的缺陷诊断提供了新的思路，为全陶瓷轴承转子系统的安全稳定运转提供理论参考。

关键词：全陶瓷球轴承细观缺陷动力学建模应变能理论

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考虑非均匀性的沥青混合料开裂行为细观模拟

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1708-1718页

作者：孙雅珍薛博欣孙岩王志臣潘嘉伟沈阳建筑大学交通与测绘工程学院沈阳110168

为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响,通过室内试验获取有限元模型所需参数;使用插件实现骨料随机投放,并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元,基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展... 详细信息

为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响,通过室内试验获取有限元模型所需参数;使用插件实现骨料随机投放,并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元,基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展和失效全过程进行模拟;探讨了骨料物理力学性质和界面黏结强度对沥青混合料抵抗拉伸开裂性能的影响。本文研究成果可为沥青混合料的设计提供理论和数据支撑。

关键词：道路工程沥青混合料细观尺度内聚力模型开裂行为非均匀性

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六棱柱模块化可展开天线索网结构设计与分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 262-273页

作者：田大可石祖玮金路郭宏伟刘荣强孙梓雄沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、... 详细信息

为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、索段等分数间的参数化模型,并基于机器人学齐次坐标变换理论,建立了考虑悬垂效应的边界节点数学模型;其次,以实际应用工程案例作为比较,对上述模型进行了验证,并在六棱柱单模块样机上对索网结构进行了实物研制,对误差进行了分析与研究;最后,开展了多参数影响分析,研究了展开口径、抛物面方程、网格密度等参数对形面精度的影响规律。研究结果表明:索段实测绝对误差均值约为4.9 mm,相对误差均值约为3.38%,实测值与理论值吻合良好;索网形面误差减小的趋势随着索段密度的增加相对变缓;采用增大反射面焦距、降低天线口径等方式可有效改善索网精度。该研究可为后续索网结构找形分析、形面精度调整及同类天线索网结构的研究等提供借鉴与参考。

关键词：可展开天线模块化结构索网结构结构设计形面精度

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基于交叉耦合的四足机器人Trot步态控制研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第3期40卷 554-562页

作者：罗继曼马思源肖雅心刘丰源宋玉成沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168

目的提出一种基于单神经元PID与交叉耦合的联合控制转速的方法,提高少自由度四足机器人行走机构实现Trot步态时的稳定性和协调性。方法通过分析行走机构的结构特点和控制需求,针对行走机构转速控制进行方案设计;对单个行走单元的驱动提... 详细信息

目的提出一种基于单神经元PID与交叉耦合的联合控制转速的方法,提高少自由度四足机器人行走机构实现Trot步态时的稳定性和协调性。方法通过分析行走机构的结构特点和控制需求,针对行走机构转速控制进行方案设计;对单个行走单元的驱动提出基于单神经元PID算法的控制策略,并在对角两个行走单元的控制系统之间引入交叉耦合控制策略,通过Simulink平台对以上控制方法进行控制仿真并进行实体实验验证。结果基于单神经元PID算法的控制方法比传统控制方法的转速调节时间提高了31.2%;采用单神经元PID算法与交叉耦合控制相结合的控制策略时,同步转速偏差波动幅度降低了28%。结论采用单神经元PID控制算法和交叉耦合控制策略能实现运动的精确控制,并具有良好的抗干扰性和鲁棒性;且两个行走单元能更好地同步协调运转,增强了该机器人的运动平稳性,确保了Trot步态的稳态运行。

关键词：四足机器人 Trot步态同步控制单神经元PID 交叉耦合控制

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基于多注意力机制与跨特征融合的语义分割算法

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计算机工程 2024年第8期50卷 282-289页

作者：闵莉董冰洁安冬沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168

图像语义分割技术在缺陷检测、医疗诊断、无人驾驶等领域广泛应用。针对现有语义分割模型普遍存在训练成本过高、目标轮廓分割效果不佳以及对小目标误分割、漏分割等问题,基于DeepLabv3+网络框架,提出多注意力机制与跨特征融合相结合的... 详细信息

图像语义分割技术在缺陷检测、医疗诊断、无人驾驶等领域广泛应用。针对现有语义分割模型普遍存在训练成本过高、目标轮廓分割效果不佳以及对小目标误分割、漏分割等问题,基于DeepLabv3+网络框架,提出多注意力机制与跨特征融合相结合的图像语义分割算法。该算法选取轻量级网络MobileNetv2作为主干,以缩短训练时间;通过优化空洞空间金字塔池化模块中空洞卷积的膨胀率,改善多尺度语义特征的提取效果,提高模型对小目标的分割能力,并将兼具通道与空间的卷积块注意力机制引入其中,更加关注对分割起决定作用的区域,从而加强对目标边界的提取;在编码器中设计跨特征融合模块,以聚合不同层次特征图的空间信息和语义信息,提高网络学习特征的能力;在编码和解码部分均引入坐标注意力机制,以分解全局平均池化的方式将位置信息嵌入到通道中,从而得到分割目标的准确位置。实验结果表明,所提算法F3crc-DeepLabv3+在PASCAL VOC 2012增强数据集和Cityspaces数据集上的平均交并比分别达到了75.06%和73.06%,平均精度分别达到了84.16%和82.05%,精确率分别达到了86.18%和85.43%,训练时间分别为10 h和13.8 h,具有较优的网络性能。

关键词：语义分割 DeepLabv3+网络 MobileNetv2网络坐标注意力卷积块注意力模块跨特征融合

银/聚多巴胺改性氧化石墨烯改善陶瓷摩擦副摩擦性能的研究

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表面技术 2024年第13期53卷 151-163页

作者：尹振宇张丽秀李帅张珂李颂华王俊海王丽艳沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳工业大学沈阳110870

目的提高润滑油在陶瓷摩擦副中的润滑性能。方法通过一步法制备银/聚多巴胺改性氧化石墨烯(Ag/PGO)纳米复合粒子,并作为润滑油的添加剂,通过摩擦试验研究含Ag/PGO润滑油的润滑性能。通过重力沉降法测试Ag/PGO在润滑油中的分散稳定性。... 详细信息

目的提高润滑油在陶瓷摩擦副中的润滑性能。方法通过一步法制备银/聚多巴胺改性氧化石墨烯(Ag/PGO)纳米复合粒子,并作为润滑油的添加剂,通过摩擦试验研究含Ag/PGO润滑油的润滑性能。通过重力沉降法测试Ag/PGO在润滑油中的分散稳定性。观察磨痕微观形貌,通过分子动力学模拟方法,揭示含Ag/PGO润滑油的润滑机理。结果聚多巴胺改性氧化石墨烯(PGO)在润滑油中可以稳定分散25 d,Ag/PGO在润滑油中可以稳定分散10 d。含Ag/PGO润滑油在Si_(3)N_(4)/Si_(3)N_(4)、Si_(3)N_(4)/GCr15两种摩擦副中均表现出良好的润滑性能,含Ag/PGO润滑油在Si_(3)N_(4)/Si_(3)N_(4)摩擦副中的最佳质量分数为0.05%,与基础油相比,其摩擦因数和磨痕宽度分别降低了16.8%、17.6%;在Si_(3)N_(4)/GCr15摩擦副中的最佳质量分数为0.2%,其摩擦因数和磨痕宽度分别降低了53.6%、22.7%。表明含添加剂润滑油的磨痕表面质量得到提升。结论聚多巴胺经改性,可以有效提高氧化石墨烯在润滑油中的分散性能。与Si_(3)N_(4)壁面相比,含Ag/PGO的润滑油易于吸附在GCr15壁面。在剪切过程中,Ag/PGO与润滑油分子的相互作用减小了润滑油分子与摩擦壁面的相互作用能,减小了摩擦阻力,因此含Ag/PGO的润滑油在Si_(3)N_(4)/GCr15摩擦副中表现出更好的润滑性能。

关键词：陶瓷摩擦副聚多巴胺摩擦性能纳米复合材料分散稳定性分子动力学模拟

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鲁棒性优化的混合四探针圆柱度测量方法

工具技术 2024年第2期58卷 129-135页

作者：安冬常成滨邵萌陈喆邵宪磊王赛男沈阳建筑大学机械工程学院

四点法在现场测量方面具有优越性,被广泛应用于圆柱度轴系轮廓重构中。为了进一步提高四点法的测量精度,构建了一种混合四点法测量模型。在第一个测量位置布置不同的探头角度并进行多次测量,为每个谐波系数提供多个候选解;针对单个谐波... 详细信息

四点法在现场测量方面具有优越性,被广泛应用于圆柱度轴系轮廓重构中。为了进一步提高四点法的测量精度,构建了一种混合四点法测量模型。在第一个测量位置布置不同的探头角度并进行多次测量,为每个谐波系数提供多个候选解;针对单个谐波系数,根据传递矩阵从候选解集合中选取最优估计;将探针支架移动到第二个测量位置,重复上述步骤,直到测量全部截面;利用最优谐波系数得到整体圆柱度误差。实验证明,混合四点法比常规方法对误差源的测量具有更强的鲁棒性。

关键词：轮廓重构误差分离混合四点法鲁棒性