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自适应加权Savitzky-Golay滤波的轴承早期故障特征提取

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制造技术与机床 2024年第6期 58-66页

作者：丁艺刘韬王振亚昆明理工大学机电工程学院云南昆明650550 云南省先进装备智能制造技术重点实验室云南昆明650550

轴承早期故障特征通常不明显,且受复杂工况和外源振动等因素影响,易被外部噪声干扰。Savitzky-Golay滤波器的高计算效率和固有特征保留能力,非常适用于低信噪比条件下的故障特征提取,但目前参数选取标准鲁棒性不高限制了其工程应用。针... 详细信息

轴承早期故障特征通常不明显,且受复杂工况和外源振动等因素影响,易被外部噪声干扰。Savitzky-Golay滤波器的高计算效率和固有特征保留能力,非常适用于低信噪比条件下的故障特征提取,但目前参数选取标准鲁棒性不高限制了其工程应用。针对轴承早期故障特征提取问题,文章提出了一种自适应加权Savitzky-Golay滤波的故障提取方法。首先,给出了S-G滤波的参数自适应选择顺序。其次,结合S-G滤波器结构特点,确定了基于窗长的进行自适应权重分配框架。最后,通过实验验证,验证了自适应参数优选和加权处理后的S-G滤波能准确高效地获取低信噪比条件下的轴承早期故障特征。

关键词：滚动轴承故障特征提取 Savitzky-Golay滤波参数优化自适应加权

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用于集成光学陀螺的氮化硅层间耦合干涉环

中国激光 2024年

作者：姜腾蛟冯昌坤李佳龙刘建河李加东大连大学机械工程学院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所轻量化实验室长春理工大学机电工程学院中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室

集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势，可广泛应用在航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。本文提出并设计了一种集成光学陀螺用氮化硅层间耦合干涉环结构，该氮化硅波导的截面尺寸为3μm×0.1μm，具有高宽深比... 详细信息

集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势，可广泛应用在航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。本文提出并设计了一种集成光学陀螺用氮化硅层间耦合干涉环结构，该氮化硅波导的截面尺寸为3μm×0.1μm，具有高宽深比的特性。进一步通过Lumerical MODE对干涉环重要参数进行仿真，确定了层间耦合干涉环的弯曲半径为5 mm，波导干涉环在水平方向的间距为7μm，在垂直方向的间距为3μm，上下层之间的波导环通过锥形垂直耦合器实现光场耦合，最终完成了百米级氮化硅层间耦合干涉环结构设计方案，同时提出了氮化硅层间耦合干涉环低损耗的加工工艺。本文设计的氮化硅层间耦合干涉环，有利于降低集成光学陀螺的体积，对促进集成光学陀螺的工程化应用具有重要意义。

关键词：集成光学陀螺氮化硅波导层间耦合锥形垂直耦合器

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基于MATLAB的行星齿轮减速器优化设计

组合机床与自动化加工技术 2010年第4期 23-25页

作者：贾毅朝曲尔光张慧鹏运城学院机电工程系山西运城044000

传统的行星齿轮减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但该方案一般不是最佳的。在系统研究2K-H型行星齿轮减速器的优化设计目标、设计变量和约束条件的基础上,建立了优化设计数学模型... 详细信息

传统的行星齿轮减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但该方案一般不是最佳的。在系统研究2K-H型行星齿轮减速器的优化设计目标、设计变量和约束条件的基础上,建立了优化设计数学模型。利用MATLAB的优化工具箱,对减速器进行优化设计,简化了复杂的编程,提高了设计效率和质量。

关键词：行星齿轮减速器 MATLAB 优化设计

基于改进AMCL与点云匹配校正的落布机器人定位分析

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机械设计与研究 2024年第1期40卷 56-62页

作者：游刚李世芸仇隽挺周圣云张博文昆明理工大学机电工程学院昆明650500E-mail:***@*** 浙江工业大学机械工程学院杭州310014 浙江万兔思睿机器人有限公司浙江温州325105

为了解决落布机器人在纺织车间应用时,由于计算效率低和粒子贫化导致的定位精度降低问题,本文提出了一种基于AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization)与点云匹配校正的全局定位方法。首先由AMCL中KLD(Kullback Leibler distance)采样... 详细信息

为了解决落布机器人在纺织车间应用时,由于计算效率低和粒子贫化导致的定位精度降低问题,本文提出了一种基于AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization)与点云匹配校正的全局定位方法。首先由AMCL中KLD(Kullback Leibler distance)采样动态删除冗余粒子,并利用蝙蝠算法优化KLD调整后的粒子集,提高粒子多样性,有效压缩粒子规模,从而实现计算精度和效率的双重提升,最后通过NDT(Normal Distribution Transform)算法对二维栅格地图进行高精度激光测量匹配,对AMCL的全局位姿进一步修正,提高定位精度。实验结果验证了本文算法的有效性与可行性。

关键词： AMCL NDT 蝙蝠算法粒子贫化全局定位

基于WPSO-BP和L-MBWO的多翼离心风机优化研究

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机电工程 2024年

作者：徐韧李君宇周明刘林波张志富黄其柏华中科技大学机械科学与工程学院法雷奥-华中科技大学振动与噪声联合实验室法雷奥汽车空调湖北有限公司海南大学机电工程学院

针对多翼离心风机气动性能、噪声情况难以同时改进的问题，提出了一种基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型（WPSO-BP），以及一种基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法（L-MBWO），并将二者应用于多翼离心... 详细信息

针对多翼离心风机气动性能、噪声情况难以同时改进的问题，提出了一种基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型（WPSO-BP），以及一种基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法（L-MBWO），并将二者应用于多翼离心风机的优化设计中。首先，选取了叶片进出口角、倾斜蜗舌的最大蜗舌半径、叶片切除角度作为设计变量，把风机的全压、效率、声压级作为优化目标；然后，构建了WPSO-BP预测模型，以反映设计变量与优化目标之间的关系，定量分析对比了该模型与BP神经网络预测模型，预测值用于风机的性能优化；接着，将逻辑混沌初始化引入到白鲸优化算法（BWO），基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-III）构建了L-MBWO优化算法；最后，在实验验证仿真可靠的前提下，将提出的预测模型和优化算法应用于风机优化，并对优化效果进行了综合分析。研究结果表明：优化后的风机全压增加了34.79 Pa，效率提高了0.67%，噪声降低了1.73 dB，实现了多个优化目标之间的平衡，有效改善了风机的综合性能，为多翼离心风机的优化设计提供了一种新思路。

关键词：多翼离心风机变权重基于变权重粒子群优化算法的反向传播神经网络风机性能预测模型白鲸优化算法基于逻辑混沌初始化的多目标白鲸优化算法预测模型风机全压风机效率风机噪声

高速激光熔覆液压立柱表面耐磨耐蚀Fe基非晶涂层制备工艺研究

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煤矿机械 2024年第9期45卷 93-96页

作者：夏平黄海博国能新疆屯宝矿业有限责任公司乌鲁木齐831400 新疆工程学院机电工程学院乌鲁木齐830023

为提高煤矿液压立柱在极端工况条件下的服役寿命,在液压立柱常用材料27SiMn钢表面利用高速激光熔覆技术制备了Fe基非晶涂层,并对其显微组织、硬度和耐磨耐蚀性能进行了研究。结果表明,涂层底部存在严重的晶化转变现象,但中部和顶部存在... 详细信息

为提高煤矿液压立柱在极端工况条件下的服役寿命,在液压立柱常用材料27SiMn钢表面利用高速激光熔覆技术制备了Fe基非晶涂层,并对其显微组织、硬度和耐磨耐蚀性能进行了研究。结果表明,涂层底部存在严重的晶化转变现象,但中部和顶部存在大面积非晶相组织。涂层的显微硬度能够达到1 200 HV,是基材的5倍以上;磨损率为2.14×10~(-4)mg/N·m,较基材减少了5.9×10~(-5)mg/N·m,具有优异的耐磨损性能;涂层的Ecoor和Icoor分别为-0.57 V和8.41μA/cm~2,耐腐蚀性能较基材有明显提升。研究结果为提高液压立柱耐磨耐蚀性能提供了方法与思路。

关键词：高速激光熔覆 Fe基非晶合金液压立柱显微组织耐磨耐蚀性能

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高速列车受电弓舱气动外形多目标优化设计

铁道标准设计 2024年第3期68卷 214-221页

作者：朱陇辉武振锋周琪霍艳忠兰州交通大学机电工程学院兰州730070 中国铁路呼和浩特局集团有限公司集宁机务段内蒙古乌兰察布012000

为提高高速列车运行过程中的气动性能,降低运行成本,针对受电弓舱气动结构外形,利用计算流体力学原理对矩形、椭圆形、胶囊形和六边形4种内置式受电弓舱结构进行数值模拟计算,计算得到矩形内置式受电弓舱结构能够最大程度改善受电弓气... 详细信息

为提高高速列车运行过程中的气动性能,降低运行成本,针对受电弓舱气动结构外形,利用计算流体力学原理对矩形、椭圆形、胶囊形和六边形4种内置式受电弓舱结构进行数值模拟计算,计算得到矩形内置式受电弓舱结构能够最大程度改善受电弓气动阻力与气动升力性能。在此基础上,以矩形内置式受电弓舱主要结构参数为优化设计变量,受电弓气动阻力和气动升力为优化目标,选取最优拉丁超立方设计的试验设计方法建立响应面近似模型,采用第二代非劣排序的遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ),对矩形内置式受电弓舱气动结构外形进行多目标优化设计。结果表明:完成320次优化迭代计算后得到一系列Pareto优化结果,优化后的模型可使受电弓气动阻力最多降低5.9%,受电弓气动升力最多降低2.5%,与原始模型相比,受电弓舱倾角增大,其余设计变量变化不大;高速列车运行时,受电弓舱倾角越大越有利于改善受电弓部位气动阻力和升力性能。

关键词：高速列车受电弓舱数值模拟多目标优化 NSGA-Ⅱ

顶置磁力搅拌器磁悬浮支承结构设计与仿真分析

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轴承 2024年第7期 14-20页

作者：吴华春彭秋阳朱生武汉理工大学机电工程学院武汉430070 湖北省磁悬浮工程技术研究中心武汉430070 浙江博业机械科技有限公司浙江温州325000

针对顶置磁力搅拌器陶瓷轴承内部结构复杂,存在接触摩擦和润滑,且不利于在位清洗和在位灭菌的问题,对磁力搅拌器的载荷组成及搅拌轴支承布局进行分析,采用磁悬浮支承技术,增大主动磁轴承转子的轴向长度,确保转子在产生轴向位移时能被稳... 详细信息

针对顶置磁力搅拌器陶瓷轴承内部结构复杂,存在接触摩擦和润滑,且不利于在位清洗和在位灭菌的问题,对磁力搅拌器的载荷组成及搅拌轴支承布局进行分析,采用磁悬浮支承技术,增大主动磁轴承转子的轴向长度,确保转子在产生轴向位移时能被稳定支承;不考虑被动磁轴承与磁力联轴器因不对中产生的径向力,建立搅拌器转子的四自由度支承刚性转子模型,研究不同外部载荷对搅拌器转子的动态响应和线圈控制电流的影响,结果表明:外部载荷越大,外部载荷在长悬臂结构上的力矩作用效果越明显,主动磁轴承需提供的电磁力越大,对磁轴承功率放大器的要求越高。

关键词：滑动轴承磁力轴承搅拌器转子支承结构电流位移幅值

改进YOLOv5的高密度聚乙烯管热熔接头3D全聚焦成像缺陷识别分析

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应用声学 2024年

作者：肖权旌王强谷小红许卫荣刘剑锋国树东湖州市特种设备检测研究院中国计量大学质量与安全工程学院中国计量大学机电工程学院泰安市特种设备检验研究院

为保障聚乙烯管热熔接头缺陷识别效率和准确性，该文提出一种基于改进YOLOv5的高密度聚乙烯管热熔接头3D全聚焦成像缺陷识别方法。首先，在YOLOv5模型的特征提取网络中加入SE注意力机制模块，提高不明显缺陷的边缘特征提取，在预测网络... 详细信息

为保障聚乙烯管热熔接头缺陷识别效率和准确性，该文提出一种基于改进YOLOv5的高密度聚乙烯管热熔接头3D全聚焦成像缺陷识别方法。首先，在YOLOv5模型的特征提取网络中加入SE注意力机制模块，提高不明显缺陷的边缘特征提取，在预测网络中，将原始YOLOv5的损失函数改为SIoU损失函数，提高模型回归效率和收敛速度，更有利于模型的优化；其次，对高密度聚乙烯试块典型缺陷(φ1 mm、φ2 mm、φ3 mm)进行3D全聚焦成像检测实验，采集原始的3D全聚焦缺陷图谱，完成图像增广并建立数据集；最后，采用迁移学习策略对改进模型进行训练，获取最优模型并进行评价。结果表明：该方法与传统YOLOv5相比，其准确率提升了2.4%，召回率提升了3.1%，较好解决检测人员错检、漏检等情况，提高检测效率。

关键词：全聚焦成像 3D成像高密度聚乙烯管缺陷识别深度学习