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复合故障状态下动车组列车轴箱轴承动力学特性分析

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噪声与振动控制 2025年 118-125页

作者：马文礼石广田林宣儒兰州交通大学机电工程学院西安交通工程学院机械工程学院

轴箱轴承作为动车组(Electric Multiple Units,EMU)走行部关键零部件结构，其运行稳定性直接关系车辆运行安全。在高速、重载、高温等极端运行环境中，轴箱轴承容易出现多种故障。为研究在复合故障状态下轴箱轴承的动力学响应，本文结... 详细信息

轴箱轴承作为动车组(Electric Multiple Units,EMU)走行部关键零部件结构，其运行稳定性直接关系车辆运行安全。在高速、重载、高温等极端运行环境中，轴箱轴承容易出现多种故障。为研究在复合故障状态下轴箱轴承的动力学响应，本文结合多体动力学和有限元方法建立动车组列车轴箱轴承复合故障瞬态动力学模型，分析轴箱轴承不同部件同时存在故障时的动力学特性。研究发现：轴箱轴承时变动态载荷对其动力学求解更敏感；轴承内外圈共同发生剥离复合故障，会降低保持架运动稳定性，滚子与内外圈接触出现断联，且在频谱分析中可明确识别内外圈故障特征频率。

关键词：故障诊断动车组列车轴箱轴承复合故障振动响应动力学特性

金属材料梯度结构强韧化机理及其制备技术的研究进展

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西北工业大学学报 2025年第01期 171-180页

作者：方秀荣毛源旺徐慧慧刘海仑杨富强西安科技大学机械工程学院西安科技大学理学院

顺应工业装备轻量化、高性能的发展要求，装备核心零部件用高比强度材料取代原有合金材料已势在必行。但高比强度金属材料在制备过程中强度-韧/塑性倒置的问题，影响了我国关键零部件的自主研发和批量化生产。近年来，金属材料梯度微观... 详细信息

顺应工业装备轻量化、高性能的发展要求，装备核心零部件用高比强度材料取代原有合金材料已势在必行。但高比强度金属材料在制备过程中强度-韧/塑性倒置的问题，影响了我国关键零部件的自主研发和批量化生产。近年来，金属材料梯度微观组织结构表现出的优异强韧化性能，以及相关制备技术的发展，为批量生产兼具高强韧性的轻质构件指明了发展路径。以纳米金属材料研究为出发点，梳理了梯度微观结构的强韧化机理及梯度化程度对强韧化行为的影响，讨论了实现机械式强韧化的塑性制备技术，以及制备工艺力学条件对构造梯度微观结构的影响机制，为强韧协同的梯度微观结构金属材料的工程化制备提供新思路。

关键词：微观梯度结构变形机理强韧协同塑性成形

蜉蝣优化双通道网络在齿轮箱故障诊断中的应用

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西安交通大学学报 2025年

作者：于宁魏沉潜田立勇赵建军于晓涵辽宁工程技术大学机械工程学院

为了有效提取齿轮箱中齿轮和滚动轴承的故障信号特征，并克服深度学习模型超参数选取依赖人工经验的局限性，提高故障诊断的准确性和稳定性，本文提出了一种基于蜉蝣算法（Mayfly Algorithm， MA）优化的双通道神经网络故障诊断模型。... 详细信息

为了有效提取齿轮箱中齿轮和滚动轴承的故障信号特征，并克服深度学习模型超参数选取依赖人工经验的局限性，提高故障诊断的准确性和稳定性，本文提出了一种基于蜉蝣算法（Mayfly Algorithm， MA）优化的双通道神经网络故障诊断模型。模型采用一维时序输入的门控循环单元（GRU）和二维图像输入的卷积神经网络（CNN）构建双通道并行架构，并引入自适应批标准化（AdaBN）算法。利用MA的全局优化能力，以CNN-GRU的诊断精度为优化目标，自适应调整模型超参数。同时，将所提方法与粒子群算法（PSO）和遗传算法（GA）进行了对比验证，以评估其在模型参数优化方面的有效性。基于东南大学齿轮箱数据集和凯斯西储大学轴承数据集的实验结果表明，该方法能够有效提取振动信号特征，其故障识别精度与稳定性均优于典型深度学习模型，并展现出较强的鲁棒性。在稳态工况下，优化后的CNN-GRU模型在各数据集上的识别精度显著提高；在噪声工况下，MA优化的CNN-GRU模型表现出优异的抗噪性；在变负载工况下，结合AdaBN算法的MA-CNN-GRU模型实现了最高的平均识别精度。综上所述，所提方法能够高效、准确地检测齿轮箱故障，为机械设备的维护和稳定运行提供了重要的参考价值。

关键词：故障诊断齿轮箱门控循环单元卷积神经网络蜉蝣算法

基于自适应圆柱点云分割的弯管弯曲段测量方法

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激光与光电子学进展 2025年第04期 107-117页

作者：李恺洋王立忠常志文王森西安交通大学机械工程学院精密微纳制造技术全国重点实验室新疆大学机械工程学院

针对目前基于固定长度分割圆柱点云的测量方法无法高效、准确测量弯管弯曲半径的问题，提出了一种基于自适应圆柱点云分割的弯管弯曲段测量方法。首先，根据弯管的法向量信息计算弯管点云的主方向；其次，通过扩散的方法对弯管点云主方... 详细信息

针对目前基于固定长度分割圆柱点云的测量方法无法高效、准确测量弯管弯曲半径的问题，提出了一种基于自适应圆柱点云分割的弯管弯曲段测量方法。首先，根据弯管的法向量信息计算弯管点云的主方向；其次，通过扩散的方法对弯管点云主方向进行全局定向；然后，基于主方向信息借助区域生长聚类的方法实现对弯管点云的自适应分割，并对分割得到的每一段圆柱点云基于莱温伯格-马库特的方法进行圆柱拟合，提取出弯管的轴线；最后，基于轴线节点的临界曲率对弯曲段节点进行弯曲半径计算。实验结果表明：该方法对弯管弯曲段的测量精度不低于0.18 mm、简便高效、无需过多的人工操作、可以满足航空航天领域对弯管的测量需求。

关键词：测量弯管自适应聚类点云分割轴线提取

煤矿井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术

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煤田地质与勘探 2025年第1期53卷 245-256页

作者：张旭辉解彦彬杨文娟张超万继成董征王彦群蒋杰李龙西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能检测重点实验室陕西西安710054

【目的】针对煤矿井下采掘作业中采煤和除尘活动引发尘雾分布不均及复杂光照条件,导致视频图像模糊不清、信息量和细节丢失等问题,提出了一种井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术。【方法】首先对雾图进行区域分割,计算不同亮度... 详细信息

【目的】针对煤矿井下采掘作业中采煤和除尘活动引发尘雾分布不均及复杂光照条件,导致视频图像模糊不清、信息量和细节丢失等问题,提出了一种井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术。【方法】首先对雾图进行区域分割,计算不同亮度区域的全局暗通道环境光均值,并与通过自适应伽马矫正和多尺度高斯滤波得到的局部亮通道环境光进行加权融合,以获得精确的环境光估计。为了保证图像细节的同时实现自然去雾效果,采用多尺度融合矫正技术处理透射图,并利用联合双边滤波得到精细化的透射图,结合大气散射模型,实现尘雾图像的清晰化。针对去雾后的图像整体较暗且对比度不足,进一步采用修正白平衡处理,将图像转换到HSV空间,提出自适应饱和度矫正和改进对比度增强算法,并结合拉普拉斯锐化提升图像的细节和对比度。【结果和结论】通过选取DCP、MRP、OSFD、MF-LIME、CEEF 5种算法处理真实典型的场景图像,并采用多项指标与本研究算法处理结果进行对比实验,结果表明:与新颖优秀算法的最优指标对比,提出算法相比CEEF在平均梯度的平均提升约为两倍,提升了图像的清晰度;相比MRP的信息熵平均降低约为1%,保留了更多图像信息;相比OSFD的标准差平均提升约为6%,改善了图像对比度;相比CEEF的FADE平均降低约为23%,能更有效地降低尘雾密度且运行速度较快,表现出更优越的性能。提出的算法能够有效提高煤矿井下采掘工作场景中模糊图像的视觉效果和图像质量,增强了其在工程应用中的实用性。

关键词：区域分割暗亮通道融合对比度增强修正白平衡自适应饱和度矫正采掘作业

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残余应力对压痕硬度的影响分析

机械设计与制造 2025年第1期407卷 95-98页

作者：薛河贾宇磊路景智王双西安科技大学机械工程学院陕西西安710054

为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低... 详细信息

为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低了17%,残余压应力状态下压痕硬度升高了6%。相对于残余压应力,压痕硬度对残余拉应力更为敏感。为验证数值模拟结果的准确性,对(0~200)MPa状态下残余拉应力对压痕硬度的影响进行了物理试验,结果在误差允许范围内。

关键词：残余应力压痕硬度 316L奥氏体不锈钢有限元模拟压入试验

六硝基六氮杂异伍兹烷微球的声流控制备工艺及性能表征

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 183-193页

作者：刘硕程许王燕兰张松张传禹韦学勇西安交通大学机械工程学院西安710049 陕西应用物理化学研究所应用物理化学重点实验室西安710061 西安交通大学仪器科学与技术学院西安710049

针对当前六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)微球制备中粒径较大且均匀性差的问题,提出了一种能够控制液滴生成模式的声流控技术。该技术将液滴微流控技术与声表面波技术相结合,提高了含能乙酸乙酯液滴的尺寸均匀性,利用溶剂-非溶剂重结晶法... 详细信息

针对当前六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)微球制备中粒径较大且均匀性差的问题,提出了一种能够控制液滴生成模式的声流控技术。该技术将液滴微流控技术与声表面波技术相结合,提高了含能乙酸乙酯液滴的尺寸均匀性,利用溶剂-非溶剂重结晶法制备了微米级CL-20/NC含能微球。采用高速相机对液滴生成过程进行监测,结果显示,声表面波技术能有效控制液滴生成模式的转变,避免液滴生成过程中因材料析出和通道堵塞等原因引起的液滴生成模式的不可控转变,实现了液滴均匀连续的生成。使用场发射扫描电镜对具有不同CL-20含量、不同NC含量和不同粒径的微球形貌进行了表征,结果显示,通过降低CL-20含量、增加NC含量或增大微球粒径等方式,可以降低微球的表面粗糙度,减少表面缺陷,同时在声表面波技术辅助下,微球粒径变异系数从39.33%降至7.51%,极大地提高了微球的均匀性。通过X射线衍射仪和热质量分析仪对具有不同粒径的CL-20/NC微球的晶体结构和热力学性能进行了表征,结果显示,中位粒径为20μm的微球(分解峰温为229.04℃)的热稳定性优于中位粒径为7μm的微球(分解峰温为228.22℃)的热稳定性,而中位粒径为7μm的微球的反应剧烈程度与能量密度较大,其损失质量率(84.3%)和放热量(12.05 mW/mg)均高于中位粒径为20μm的微球的损失质量率(80.2%)和放热量(8.84 mW/mg)。声流控技术成功制备了粒径更小且均匀性显著提高的CL-20/NC含能微球,为高能量密度材料的优化设计与应用提供了重要参考。

关键词：声流控技术 CL-20/NC含能微球粒径变异系数热力学性能

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非连续接触钢绳环式CVT钢丝磨痕特征研究

机械设计与制造 2025年第1期407卷 112-116页

作者：张武刘卫雄吕常磊韩飞燕西安科技大学机械工程学院陕西西安710054

为揭示非连续接触下钢绳环式CVT钢丝表面磨痕特征及规律,以6×19+IWS右交互捻无接头钢丝绳为研究对象,在连续-非连续接触钢绳环联合试验台上分别对连续、非连续接触下钢丝磨痕特征进行试验探究。结果表明:连续、非连续接触条件,相邻侧... 详细信息

为揭示非连续接触下钢绳环式CVT钢丝表面磨痕特征及规律,以6×19+IWS右交互捻无接头钢丝绳为研究对象,在连续-非连续接触钢绳环联合试验台上分别对连续、非连续接触下钢丝磨痕特征进行试验探究。结果表明:连续、非连续接触条件,相邻侧股之间磨痕数量是侧股和绳槽之间钢丝磨痕数量的两倍,钢丝表面分布着规则与不规则磨痕;钢丝表面磨痕呈椭圆状沿钢丝捻绕方向分布。钢丝绳磨痕主要分布在:接触非连续绳槽的侧股外层钢丝处、相邻侧股之间的钢丝接触处;接触连续绳槽的侧股外层钢丝处和相邻侧股之间的钢丝接触处。与连续接触相比,非连续绳槽接触的侧股侧丝处钢丝磨痕尺寸最大,磨损最严重。

关键词：钢绳环式CVT 无接头钢丝绳非连续接触磨痕

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面向高反光表面的结构光面形测量方法

中国光学(中英文) 2025年第1期18卷 42-52页

作者：汪运郭建英梁浚哲朱峰陈光希任茂栋梁晋西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学微电子学院陕西西安710049 新拓三维技术(深圳)有限公司创新实验室广东深圳518060

高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系... 详细信息

高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系统的相机响应曲线,同时计算得到能反映被测表面反射强度的辐照度图像。然后,通过模糊C均值聚类方法,自适应分割目标不同辐照度区域并获得各区域的中心辐照度,利用相机响应曲线预测不同反射区域的最优曝光时间。最后,结合多重曝光融合算法实现对高反光表面的三维重建。实验结果显示,所提方法能同时重建铝合金表面的强烈反光区域和过暗区域,重建误差小于0.5 mm,最大偏差降低了74.78%,标准偏差降低了48.96%。上述结果表明,所提方法能根据区域反射特性准确预测曝光时间,有效克服区域过曝和区域过暗带来的相位缺失和相位失真问题,完整准确地重建了高反光表面的不同反射区域。

关键词：高反光表面结构光多重曝光辐照度聚类分割