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直面微型薄壁微细铣削变形与在线补偿研究

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第4期50卷 87-96页

作者：李阳程祥凌四营郑光明山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

薄壁特征在切削加工中的弹性变形一直是制约其加工质量的关键因素,针对这一问题开展弹性变形预估与补偿研究.首先,基于有限元对不同厚度的直面微型薄壁特征进行分层铣削建模,研究薄壁沿高度方向和沿长度方向的变形规律,建立考虑材料去... 详细信息

薄壁特征在切削加工中的弹性变形一直是制约其加工质量的关键因素,针对这一问题开展弹性变形预估与补偿研究.首先,基于有限元对不同厚度的直面微型薄壁特征进行分层铣削建模,研究薄壁沿高度方向和沿长度方向的变形规律,建立考虑材料去除对薄壁刚度影响的悬臂梁法薄壁变形模型.其次,研制了单自由度切削力测量与实时切削参数补偿装置,基于薄壁切削过程中实时测量的切削力与变形模型,预估薄壁变形量,作为补偿值对径向切削参数进行实时补偿.最后,进行直面微型薄壁特征的微细铣削对比试验.结果表明:经过径向切削参数补偿后,薄壁的平均相对误差从6.86%减少到2.19%,验证了所建立模型的可靠性与所研发补偿装置的有效性.

关键词：薄壁微细铣削悬臂梁法变形在线补偿

规则图案影响的氮化硅陶瓷激光辅助磨削机理与质量分析

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机械工程学报 2022年第15期58卷 152-165页

作者：郑迪昊钱炜吴重军郭维诚上海理工大学机械工程学院上海200093 东华大学机械工程学院上海201600

针对氮化硅陶瓷加工效率低、质量难以稳定控制的难点问题,提出采用激光诱导微沟槽辅助磨削加工方法,开展陶瓷表面激光诱导规则图案的实验设计及磨削机理研究。根据激光辅助磨削加工方法,搭建激光辅助磨削加工实验系统,并设计了环形、棋... 详细信息

针对氮化硅陶瓷加工效率低、质量难以稳定控制的难点问题,提出采用激光诱导微沟槽辅助磨削加工方法,开展陶瓷表面激光诱导规则图案的实验设计及磨削机理研究。根据激光辅助磨削加工方法,搭建激光辅助磨削加工实验系统,并设计了环形、棋盘形、圆弧形等3种规则图案表面微结构。通过对3种规则图案的微沟槽影响的磨削力学和几何学分析,再结合磨削工艺走刀设计,测量氮化硅陶瓷磨削力以及表面粗糙度。研究结果表明:激光诱导微沟槽辅助磨削可以显著降低工程陶瓷的磨削力以及表面粗糙度,从而有效提高工程陶瓷磨削加工效率与质量。经过激光诱导微织构的表面在40μm磨削深度下的磨削力与10μm磨削深度下未经过激光辅助的磨削力接近,且加工质量最大可提升6%左右。同时,通过磨削力和加工质量对比分析表明环形规则图案是最佳的激光诱导微沟槽轨迹。

关键词：氮化硅激光诱导微沟槽磨削机理磨削力粗糙度

平面平台型6-PSS并联机构构型选择与参数优化

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农业机械学报 2022年第5期53卷 449-458页

作者：王启明张汉祖蒋江月宋景覃俊雄上海理工大学机械工程学院上海200093

针对4种典型平面平台型6-PSS并联机构构型特点,研究了最优构型选择及其参数优化。建立平面平台型6-PSS并联机构的运动学模型,并进行ADAMS仿真验证;绘制不同构型下的平面平台型6-PSS并联机构的可达工作空间图和灵巧度分布图,求解工作空... 详细信息

针对4种典型平面平台型6-PSS并联机构构型特点,研究了最优构型选择及其参数优化。建立平面平台型6-PSS并联机构的运动学模型,并进行ADAMS仿真验证;绘制不同构型下的平面平台型6-PSS并联机构的可达工作空间图和灵巧度分布图,求解工作空间体积V和全局灵巧度G_(CI),经过对比分析,构型Ⅲ的可达工作空间范围、工作空间体积、灵巧度分布和全局灵巧度等性能指标均最优,确定构型Ⅲ为机构的最优构型;针对构型Ⅲ分析各结构参数对其工作空间和灵巧性的影响规律,结果表明,在一定的结构参数范围内,工作空间体积和全局灵巧度呈正相关;以工作空间体积V为目标函数进行优化,得到了最优结构参数,优化后工作空间体积V和全局灵巧度G_(CI)相比优化前均有明显提高,证明了优化模型的正确性和有效性,并对优化后的机构进行了误差分析,为平面平台型6-PSS并联机构设计提供了依据。

关键词： 6-PSS并联机构构型选择工作空间灵巧性优化设计

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基于能量等效的直齿锥齿轮时变啮合刚度计算

航空动力学报 2022年第2期37卷 320-329页

作者：陈思宇谭儒龙郭晓东张卫青舒锐志重庆理工大学机械工程学院重庆400054

针对直齿圆锥齿轮啮合刚度的计算问题,从微元思想出发,将变截面齿廓划分为若干等截面微段齿段,基于能量等效建立微段齿段啮合刚度计算模型,并利用积分方法获得单齿啮合刚度。此外,基于力平衡和变形协调条件进一步提出了齿轮时变啮合刚... 详细信息

针对直齿圆锥齿轮啮合刚度的计算问题,从微元思想出发,将变截面齿廓划分为若干等截面微段齿段,基于能量等效建立微段齿段啮合刚度计算模型,并利用积分方法获得单齿啮合刚度。此外,基于力平衡和变形协调条件进一步提出了齿轮时变啮合刚度计算模型,同时根据几何关系导出了相应传动误差计算式。利用有限元分析对解析计算模型进行了验证,并分析了误差来源。结果表明:利用该模型不仅能够将直齿锥齿轮啮合刚度计算精度保证在2%以内,还达到了快速求解的目的。

关键词：直齿锥齿轮单齿啮合刚度能量等效时变啮合刚度变形协调

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优化GAN的风电机组齿轮箱故障诊断方法

北京邮电大学学报 2023年第3期46卷 62-66页

作者：许同乐苏元浩孟良兰孝升李云凤山东理工大学机械工程学院淄博255049

针对风电机组齿轮箱故障诊断准确率低的问题,提出了一种逻辑回归与遗传算法优化生成对抗网络(GAN)的齿轮箱故障诊断方法。该方法采用逻辑回归与遗传算法优化GAN模型,首先,输入信号向量化编码通过轮盘式选择对宏基因等位交叉;然后,用最... 详细信息

针对风电机组齿轮箱故障诊断准确率低的问题,提出了一种逻辑回归与遗传算法优化生成对抗网络(GAN)的齿轮箱故障诊断方法。该方法采用逻辑回归与遗传算法优化GAN模型,首先,输入信号向量化编码通过轮盘式选择对宏基因等位交叉;然后,用最小二乘变异替换等位编码串重构表征向量,并输入卷积网络进行二次迭代;最后,构建逻辑回归辅助分类器表征决策边界,依据回归曲线实现判别器的分类与诊断。实验结果表明,所提方法的故障诊断准确率达到99.72%,证明该方法实现了样本数据的增强和诊断准确率的提高。

关键词：生成对抗网络遗传算法逻辑回归最小二乘变异故障诊断

深度学习框架下融合注意机制的机床运动精度劣化预示

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农业机械学报 2022年第9期53卷 443-450页

作者：杜柳青余永维重庆理工大学机械工程学院重庆400054

数控机床运动精度衰退是一个动态的演化过程。为尽早发现数控机床潜在的失效风险,挖掘蕴含在各类监测数据序列中的运动精度演化特征,在深度门控循环网络(Gated recurrent unit,GRU)框架下,提出了一种融合注意机制的数控机床运动精度劣... 详细信息

数控机床运动精度衰退是一个动态的演化过程。为尽早发现数控机床潜在的失效风险,挖掘蕴含在各类监测数据序列中的运动精度演化特征,在深度门控循环网络(Gated recurrent unit,GRU)框架下,提出了一种融合注意机制的数控机床运动精度劣化预示方法。为了克服传统深度卷积神经网络不能学习时序特征的缺陷,采用深度编码器-解码器框架,提出基于深度GRU的运动精度深度学习建模方法,以数据驱动,自动挖掘运动精度与振动、温度、电流等状态信号时间序列的时空特征,预测运动精度,根据预测曲线对机床劣化趋势进行预示。为了增强主要状态信号和关键时间点的信息表达,提高精度劣化预测的准确性,提出一种在深度学习框架中融合注意机制的方法,建立状态参量的注意网络,计算振动、温度等状态信号与机床精度间关联程度,自动调整各信号的权值;进一步,建立时序注意网络自主选取精度劣化历史信息关键时间点,以提升较长时间段预示的准确性。实验结果表明,基于深度学习网络与注意机制的预示模型可以很好地追踪数控机床运动精度的劣化趋势和规律,有较高的预测精度,优于传统方法。

关键词：数控机床劣化预示深度学习注意机制

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锂离子电池开路电压快速估计研究

机械工程学报 2022年第8期58卷 227-235,243页

作者：刘海东周萍周正郑岳久上海理工大学机械工程学院上海200093

提出了一种离线式锂离子电池开路电压快速估计方法,在短时间内完成对需要经过长时间搁置才能稳定的开路电压的预估。建立了一个带有权重的电压弛豫模型并利用短时间内搁置电压数据和模型预估值构造损失函数,通过优化算法对损失函数中的... 详细信息

提出了一种离线式锂离子电池开路电压快速估计方法,在短时间内完成对需要经过长时间搁置才能稳定的开路电压的预估。建立了一个带有权重的电压弛豫模型并利用短时间内搁置电压数据和模型预估值构造损失函数,通过优化算法对损失函数中的参数进行寻优。电池开路电压预估流程包括对电池进行放电,搁置和开路电压预估,整个过程所需时间为30~40 min,即通过30~40 min就可以完成对需要进行数小时静置后才能稳定的开路电压的预估。为了检验此模型的适用性,设计了三元锂电池在不同电池荷电状态(State of charge,SOC)下、不同温度下和以不同的放电倍率放电下开路电压预估的试验,以及设计了电池容量循环衰减试验,并在电池容量衰减后继续对电池开路电压进行预估。试验结果表明,此模型可以通过短时间搁置便能精确地预测电池在不同SOC和不同温度下以及电池容量衰减后的开路电压。提出的离线式锂离子电池开路电压快速估计方法能够快速、准确地预估电池稳定开路电压,在电池SOC以及电池健康状态(State of health,SOH)等状态估计及电池容量估计方面有重要作用,能够大大缩短预估时间。

关键词：开路电压快速估计电压弛豫容量估计

不平衡数据集下优化WGAN的风电机组齿轮箱故障诊断方法

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太阳能学报 2022年第11期43卷 148-155页

作者：苏元浩孟良许同乐孔晓佳兰孝升李云凤山东理工大学机械工程学院淄博255049

针对不平衡数据集下风电机组齿轮箱故障诊断准确率低以及故障特征不明显的问题,提出峭度指标与遗传算法优化Wasserstein距离生成对抗网络(WGAN)的故障诊断方法。首先将峭度指标作为语义标签映射到卷积层规格化故障特征,其次在反卷积网... 详细信息

针对不平衡数据集下风电机组齿轮箱故障诊断准确率低以及故障特征不明显的问题,提出峭度指标与遗传算法优化Wasserstein距离生成对抗网络(WGAN)的故障诊断方法。首先将峭度指标作为语义标签映射到卷积层规格化故障特征,其次在反卷积网络中对宏基因组二进制编码并权重初始化,然后对不平衡样本集进行多点交叉和高斯近似变异,重点搜索局部故障点,最后将峭度作为有标签的负例输入判别器网络,重构反卷积和VGG神经网络提高权重剪裁,使WGAN网络成为半监督学习模型,正向判断更新权重并输出诊断结果。实验表明:该方法在不平衡数据集下诊断准确率达到98.69%,拥有更高的泛化能力和特征提取能力,实现了故障特征的增强。

关键词：风电机组齿轮箱生成对抗网络遗传算法峭度半监督学习故障诊断

基于自适应深度学习的数控机床运行状态预测方法

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农业机械学报 2022年第1期53卷 451-458页

作者：杜柳青李祥余永维重庆理工大学机械工程学院重庆400054

针对机床状态动态标签及差异化分布数据下的预测适应性差与准确度低问题,结合时序特征关系和模型融合方法,建立自适应混合深度学习模型进行机床状态预测。首先,通过融合最小近邻分类器,设计一种基于权值累积的自适应更新法则,建立具有... 详细信息

针对机床状态动态标签及差异化分布数据下的预测适应性差与准确度低问题,结合时序特征关系和模型融合方法,建立自适应混合深度学习模型进行机床状态预测。首先,通过融合最小近邻分类器,设计一种基于权值累积的自适应更新法则,建立具有数据自适应性的状态预测模型。在此基础上,提出一种基于中心损失函数的特征距离度量优化策略,构建综合决策损失函数,确保模型有效融合。在提出的一种组合收敛准则基础上,采用BBPT方法训练优化模型,对测试数据进行了验证。实验结果表明,该模型能够自适应动态标签及差异化分布数据,准确预测数控机床状态类别,抗干扰强,响应快。在GPU模式下预测时间最短仅需100 ms,较BP和LSTM分类网络,预测准确率和实时性均显著提高。

关键词：数控机床状态预测深度学习自适应混合时序模型最小近邻算法