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考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承动力学研究

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航空动力学报 2024年第4期39卷 251-266页

作者：刘延斌黄杰李旭莹河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对接触廓形高度密合的滚子-兜孔圆弧面、滚子-兜孔端面、滚子-挡边等协调接触副,基于Winkler弹性基础模型,提出一种协调接触建模方法,然后结合牛顿-欧拉动力学理论,提出考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承的六自由度动力学建模方法,通... 详细信息

针对接触廓形高度密合的滚子-兜孔圆弧面、滚子-兜孔端面、滚子-挡边等协调接触副,基于Winkler弹性基础模型,提出一种协调接触建模方法,然后结合牛顿-欧拉动力学理论,提出考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承的六自由度动力学建模方法,通过与文献结果和实验数据对比,验证了建模方法的有效性,在此基础上仿真研究了保持架质量偏心和内外圈角度不对中对保持架打滑/涡动、滚子打滑/偏歪斜、滚子-兜孔碰撞以及滚子-挡边碰撞的影响,结果表明:保持架质量径向偏心会加剧保持架和滚子的打滑,但有助于提高保持架涡动的稳定性,而轴向偏心会引起滚子的偏歪斜,当轴向偏心与径向偏心叠加时,滚子与兜孔、挡边更易产生边缘碰撞;内外圈角度不对中也容易引起滚子的偏歪斜,以及滚子与兜孔、挡边的边缘碰撞,但可明显降低保持架和滚子的打滑。

关键词：圆柱滚子轴承圆兜孔协调接触六自由度动力学模型动态性能

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大方捆打捆机压缩机构优化设计及试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1166-1174页

作者：张伏娄立民钱丹王世强冯春凌赵一荣河南科技大学农业装备工程学院洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003 洛阳拖拉机研究所有限公司洛阳471039

针对大方捆打捆机存在压缩机构往复运动惯性力大而产生振动难以解决的问题,采用模型优化设计方法对压缩机构进行了研究。在分析打捆机压缩机构惯性力、草捆密度影响因素的基础上,以最小传动角、速度不均匀系数等约束构建压缩机构惯性力... 详细信息

针对大方捆打捆机存在压缩机构往复运动惯性力大而产生振动难以解决的问题,采用模型优化设计方法对压缩机构进行了研究。在分析打捆机压缩机构惯性力、草捆密度影响因素的基础上,以最小传动角、速度不均匀系数等约束构建压缩机构惯性力优化模型,采用内点惩罚函数算法解算模型,根据优化方案设计压缩机构并完成田间试验。研究结果表明:在满足草捆密度的条件下,所设计的压缩机构相对原机构平均惯性力降低10.2%,草捆密度达到230 kg/m^(3),峰值压缩力为410 kN。所研究的压缩机构对打捆机研发具有重要的工程应用价值。

关键词：农业机械化工程大方捆压缩力优化设计曲柄滑块

高光谱成像结合PSO-SVM的银杏果种类鉴别

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 859-864页

作者：张伏张方圆崔夏华王新月曹炜桦张亚坤付三玲河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023

银杏果富含维生素、银杏萜内酯和银杏黄酮等成分,具有抗氧化、抗肿瘤、预防心血管疾病等功能,可药食两用。由于银杏果品种不同,其主要成分含量和品质各异。另外,银杏果某些成分含量对其贮藏和加工工艺影响较大。为实现银杏果品种高效无... 详细信息

银杏果富含维生素、银杏萜内酯和银杏黄酮等成分,具有抗氧化、抗肿瘤、预防心血管疾病等功能,可药食两用。由于银杏果品种不同,其主要成分含量和品质各异。另外,银杏果某些成分含量对其贮藏和加工工艺影响较大。为实现银杏果品种高效无损鉴别,提出一种基于高光谱成像技术的支持向量机(SVM)分类模型,并利用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)优化模型参数提高种类鉴别正确率。以3个品种630个银杏果为研究对象,按2∶1划分为训练集和测试集,分别为420个和210个。利用高光谱图像采集系统获取900~1700 nm范围内的银杏果图像,黑白校正后选取质心位置25×25 pixel感兴趣区域(ROI),提取该区域内平均光谱作为原始光谱数据。因原始光谱两端噪声较大,信噪比低且有效信息较少,截取945.98~1698.75 nm范围内的光谱波段作为有效波段,并对去噪后光谱波段信息做标准正态变量变换(SNV)预处理,预处理后采用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)提取特征波长,将其波长反射率作为输入矩阵X,预设样本类别1、2、3作为输出矩阵Y,分别建立SNV-SPA/CARS-(GA/PSO)-SVM六种银杏果品种鉴别模型。试验结果表明:SNV-CARS-PSO-SVM模型鉴别效果最佳,分类准确率96.67%,说明CARS提取特征波长变量能代表所有波长信息,且PSO-SVM模型具有较好种类鉴别效果,可实现银杏果鉴别,为银杏果种类高效无损鉴别提供新思路。

关键词：高光谱成像技术银杏果种类鉴别粒子群算法支持向量机

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热损伤玉米种子的高光谱无损检测

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1165-1170页

作者：张伏禹煌熊瑛张方圆王新月吕庆丰武一戈张亚坤付三玲河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学农学院/牡丹学院河南洛阳471023 河南平安种业有限公司河南焦作454881 河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2... 详细信息

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2,分别为540粒和360粒。利用电鼓风式烘干箱对种子损伤处理,获得不同损伤程度的玉米种子样本,采集光谱后完成发芽试验,以此判别种子活力。为提高信噪比,截取963.27~1698.75 nm范围内的玉米种子光谱波段作为有效波段;采用标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)两种预处理方式对原始光谱数据预处理,并采用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)两种特征波段提取算法对预处理后的光谱数据提取特征波段,波长反射率作为输入矩阵X,预设样本类别作为输出矩阵Y;最后采用支持向量机(SVM)模型建模分析,研究结果表明:MSC-CARS-SVM模型为最佳模型,模型识别成功率为98.33%,其Kappa系数为0.985。在此基础上,采用遗传算法(GA)对SVM中惩罚系数c和核函数参数g寻优,模型准确率提升至100%,可实现对热损伤劣质玉米种子的鉴别。该研究为劣质玉米种子及其他作物种子快速鉴别提供了新思路和方法。

关键词：高光谱成像技术玉米种子热损伤支持向量机

基于1DCNN-BiLSTM的端到端滚动轴承故障诊断方法

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机床与液压 2024年第11期52卷 211-218页

作者：徐行李军星贾现召邱明河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对滚动轴承早期故障诊断时时频域特征选取主观性强、时序特征信息利用不足等问题,提出一种基于卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络的滚动轴承早期故障诊断方法。采用卷积神经网络提取原始振动信号特征,并在卷积层后引入批正则化层... 详细信息

针对滚动轴承早期故障诊断时时频域特征选取主观性强、时序特征信息利用不足等问题,提出一种基于卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络的滚动轴承早期故障诊断方法。采用卷积神经网络提取原始振动信号特征,并在卷积层后引入批正则化层,以消除数据的不规则性对权重优化的影响,并通过扩展首层卷积层和调整步长以提高特征提取效率。引入双向长短时记忆神经网络提升卷积神经网络对时序特征的提取能力,通过批正则化层和Dropout层增强模型的鲁棒性和减少神经元与神经元之间的依赖关系。最后,通过滚动轴承试验数据对文中方法进行验证。结果表明:与传统方法相比,文中方法不仅训练速度更快,而且故障诊断准确率也大幅提高。

关键词：滚动轴承故障诊断卷积神经网络(CNN) 双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 416-422页

作者：李燕科邱明李军星牛凯岑许艳雷河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估... 详细信息

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。

关键词：滚动轴承可靠性设计应力-强度干涉模型对数正态分布

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基于全模型谐波减速器轴承受力状态分析

机械传动 2024年第1期48卷 89-93页

作者：王鑫隆庞晓旭邱明杨更生朱定康河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对柔性薄壁轴承在谐波减速器中的受力问题,分析了以往单因素分析轴承的不足;为探究其他部件对轴承受力的影响,通过整机模型进行理论分析,探究了柔轮受力变形及滚道滚子变形协调过程,整体得到薄壁柔性轴承的受力状态;并通过Workbench... 详细信息

针对柔性薄壁轴承在谐波减速器中的受力问题,分析了以往单因素分析轴承的不足;为探究其他部件对轴承受力的影响,通过整机模型进行理论分析,探究了柔轮受力变形及滚道滚子变形协调过程,整体得到薄壁柔性轴承的受力状态;并通过Workbench软件对整机模型进行了应力和变形的验证。结果表明,轴承的仿真受力状态与理论计算一致。

关键词：受力轴承整机变形

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基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正

机床与液压 2024年第4期52卷 39-43页

作者：赵岩李聚波王松林苏建新李天兴蒋闯河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构... 详细信息

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构建齿面的均值差曲面,将它作为实际加工齿面,建立齿面偏差的数字化预控补偿模型,对它进行优化求解,得到批量齿面数控加工的机床修正参数,然后不断调整机床加工参数,实现齿面的预控修正补偿;最后对修正前、后齿面偏差作对比分析。结果表明:小轮齿面偏差比修正前降低了76.66%,验证了自助法齿面修正理论的有效性,对指导弧齿锥齿轮批量齿面修正提供了理论依据。

关键词：自助法弧齿锥齿轮齿面修正齿面偏差

圆柱滚子轴承椭圆兜孔副的静动特性及稳定性研究

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表面技术 2024年

作者：李旭莹刘延斌宁仲黄杰凌金博杨琨河南科技大学机电工程学院洛阳轴承研究所有限公司河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响，为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型，采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型... 详细信息

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响，为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型，采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求解，计算不同兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角下椭圆兜孔-滚子副的油膜压力分布、周向承载力、摩擦系数、温升、刚度、阻尼及界限失稳转速，研究兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响规律。结果当无量纲椭圆度从0增加到4.61×10-3，压力峰值先增大后趋于平稳，周向承载力逐渐降低，摩擦系数先降低后升高，最大温升先减小后趋于平稳，刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后趋于平稳；当无量纲椭圆度为1.32×10-3时，椭圆兜孔-滚子副摩擦学性能最佳、温升较低、稳定性最好。当弧面偏置角从0°增加到150°，压力峰值和周向承载力先增加后减小，摩擦系数和最大温升先减小后升高，刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后降低；当弧面偏置角较小或较大时，周向承载力急剧下降；当弧面偏置角为90°时，椭圆兜孔-滚子副润滑性能较好。结论兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副的静动特性及稳定性影响显著。选择合适的兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角可明显提高兜孔-滚子副的承载能力和摩擦学性能，有效抑制温升，显著增加刚度、阻尼及界限失稳转速。

关键词：圆柱滚子轴承椭圆兜孔流体润滑静动特性稳定性