- 向安波;池茂儒;罗贇;代亮成;
为了进一步提高现有中速地铁车辆的稳定性,解决由于结构剩余空间不足导致无法加装抗蛇行减振器的问题,提出一种适用于铁道车辆的旋转式抗蛇行减振器(下称旋转减振器),该减振器不仅安装空间小、安装灵活,还具有结构可靠、散热性能更好的优势。基于旋转减振器的工作原理,建立了旋转减振器的数学模型以及更为准确的AMESim模型,并通过MATLAB/Simulink建立旋转减振器AMESim模型与地铁车辆动力学SIMPACK模型的联合仿真,对旋转减振器的阻尼特性参数进行优化匹配(包括卸荷力及卸荷力矩),分析旋转减振器对车辆系统动力学性能的影响。仿真结果表明:旋转减振器能够代替抗蛇行减振器提供回转阻尼,在保证曲线通过安全性的条件下,使中速地铁车辆具有更好的稳定性和平稳性。
2025年05期 v.44;No.363 737-744页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K] [下载次数:170 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 谢冰冰;牛军川;夏俭俭;
针对搬运机器人这种长连杆结构的柔性机械臂系统,为了优化残余振动的问题,设计了ZV输入整形器与最优控制结合的振动抑制方法,并对最优控制器中的加权参数Q进行模糊控制;为了降低响应到达稳态的时间,提高柔性臂运动的精确性,引入磁流变(Magneto rheological,MR)阻尼器使得柔性臂阻尼可控,实现了可控阻尼与关节力矩联合控制柔性臂系统。仿真结果表明:所设计的混合控制策略可以有效降低残余振动的超调量,进一步加入阻尼器后,可有效降低柔性臂系统到达稳态的时间。
2025年05期 v.44;No.363 745-750页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K] [下载次数:288 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 吴英祥;杜少辉;赵紫豪;尉询楷;陈智超;陈果;
针对当前基于机器学习的滚动轴承损伤尺寸识别精度低的问题,提出了一种基于深度残差网络的滚动轴承故障损伤尺寸识别方法。该方法以残差网络为深层特征提取主框架,建立能够将预处理后的振动样本数据映射至相应的损伤尺寸的网络模型。数据预处理时采用傅里叶变换,获得原始振动加速度时域信号的频谱图作为网络的输入;在滚动轴承加速疲劳试验机和航空发动机转子试验器等两种类型的试验器上,通过不同的损伤尺寸试验,对所提出的损伤尺寸识别方法进行了验证,并和多种方法进行了对比。结果表明:在0.3 mm的预测误差范围内,所搭建的网络模型对未参与训练的故障损伤尺寸的识别精度,内圈为91.2%,外圈为97.9%。同时,在对数据进行加噪处理后,损伤尺寸的预测误差依然能够达到0.3 mm以内的识别精度。结果充分表明该方法具有很强的故障损伤尺寸识别能力。
2025年05期 v.44;No.363 751-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 1667K] [下载次数:252 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 冯群芳;侯勇俊;方潘;杨康;丁书杰;
为了明确钻柱与井壁接触、钻柱扭矩耗散和井眼轨迹等因素对钻柱系统动力学特性的影响,首先采用拉格朗日方程建立斜井下钻柱横-扭耦合非线性动力学模型;然后采用线弹性接触模型模拟了钻柱与井壁的接触行为;再运用离散扭矩-阻力模型描述钻柱系统扭矩传递特性;最后利用数值分析方法计算了钻柱系统动力学特性。研究结果表明:井斜角越大导致钻柱传递的扭矩摩损越大;斜井段的井斜角越大,钻柱黏滑运动现象越明显;随着井眼轨迹井斜角增大,钻柱自重对钻柱振动影响越显著。相关研究成果不但为井眼轨迹优化提供了依据,而且为钻井机械参数优化提供了参考。
2025年05期 v.44;No.363 759-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 2044K] [下载次数:279 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 祝恒佳;沈云;田思远;刘云浩;张威;
馈能式悬架通过将车辆振动能量转换为电能为微功耗装置供电,其电磁耦合作用会影响系统的动力学性能。考虑电磁耦合作用力对馈能式悬架系统动力学特性的影响,推导馈能式悬架1/4车振动系统微分方程。基于相似原理,建立车辆机械振动系统电路模型,通过Maxwell和MATLAB/Simulink建立机械-电磁耦合振动系统的有限元联合仿真模型并进行模型验证。进一步对比研究机械-电磁耦合振动系统与仅考虑车辆机械振动系统在正弦、脉冲和随机路面位移激励工况下车身加速度、悬架动挠度特性。结果表明:该文有限元联合仿真相似模型与数值计算结果基本一致,而机械振动模型与机械-电磁耦合振动模型动态响应结果差异为12.12%~16.67%。
2025年05期 v.44;No.363 768-776页 [查看摘要][在线阅读][下载 2319K] [下载次数:190 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 金国杰;杨立宁;李丹萍;杨光;
基于Abaqus有限元软件,对二维圆弧曲线内凹蜂窝多胞结构在不同冲击速度和冲击角度工况下的变形模式、动态响应、吸能特性等进行了系统性模拟研究。结果表明:冲击速度提高以及冲击角度减小时,多胞结构的吸能量和平台应力值均上升;弧角为120°的多胞结构其综合吸能量和平台应力值最大;随着冲击速度的提高,结构横向收缩加剧,负泊松比效应更加突出,因此初始应力峰值和总吸能量也增大;随着冲击角度的增大,结构的侧向倾倒趋势加剧,失去抗冲击能力,因此初始应力峰值和总吸能量也减小。该文为进一步实现该结构在多工况冲击下的力学性能优化提供了理论支撑。
2025年05期 v.44;No.363 777-783页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K] [下载次数:343 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 张锦叶;尚晨磊;张震;孙雪;王沁;
设计了一种基于无人机巡查的自动化集装箱码头监控与预警系统,该系统是基于树莓派平台进行开发的,运用了计算机视觉的目标检测知识,实现了码头多目标检测、集装箱箱体残损识别及集装箱堆码违规区域识别等功能。在无人机结构设计方面,完成了对重要零部件的应力校核;重点构建了视觉感知系统并融合了图像处理算法,采用Python语言开发了多目标检测及集装箱破损识别模块,配套的图形用户界面可直观展示感知结果。该系统解决了在目前自动化码头监控中所存在的不足,为集装箱码头的智慧化建设提供了新的方向。
2025年05期 v.44;No.363 784-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K] [下载次数:320 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]
- 束海星;魏志刚;左俊杰;刘晓超;吴立奇;
针对滚动轴承的故障特征提取易受到随机噪声的影响,该文提出了一种基于Infogram(信息图)和改进MNAD(Minimum noise amplitude deconvolution,最小噪声振幅反褶积)的故障特征提取算法。首先利用Infogram得到最优频带和带宽进行带通滤波,从而降低噪声成分的影响。其次,对预处理后的信号计算其多点峭度谱,并将平方包络基尼系数(Square envelope Gini coefficient,SEGI)应用于MNAD的滤波器长度选取中,自适应选取MNAD的最佳滤波器长度。最后,基于多点峭度谱和最优滤波器长度优化MNAD的参数,并结合包络谱进行滚动轴承的故障诊断。仿真信号、实验数据分析证明了该方法的有效性。同时将其应用于工程实测信号中,验证其在实际工况中的解卷积能力。
2025年05期 v.44;No.363 814-823页 [查看摘要][在线阅读][下载 1785K] [下载次数:468 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 姜飞跃;李鹏南;李树健;邱新义;
为获得智能刀柄高应变灵敏度结构参数最优值,以刀柄轴向应变灵敏度、轴向刚度、扭转刚度最大为优化目标,以一阶固有频率在设计要求范围内为约束条件,基于响应曲面法建立优化目标近似响应面模型,分析设计变量与优化目标之间的关系,并采用改进的非支配排序遗传算法对刀柄结构进行多目标优化设计,获得刀柄结构参数Pareto最优解。相比标准刀柄,优化后刀柄轴向应变灵敏度提高了32.8%、轴向刚度降低了14.8%、扭转刚度降低了18.2%,1阶固有频率降低了10.1%。
2025年05期 v.44;No.363 824-832页 [查看摘要][在线阅读][下载 1756K] [下载次数:201 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 苏成志;李玉春;刘森;侯爵;巴麒蛟;
针对工业机器人标定精度受位姿集影响这一现象,提出了一种仿真数据驱动的位姿集优选方法。首先,通过标定以及离线补偿的方式获得机器人虚拟模型,在仿真空间中测量和标定构建位姿集与标定精度组成的数据集。其次,对数据集的特征进行提取,利用灰度关联算法计算特征因子与辨识精度之间的相关度,验证特征因子的准确性,降低数据维度,应用支持向量回归(Support vector regression, SVR)预测模型进行训练得到特征因子与辨识精度之间的映射模型。最后,利用SVR预测模型对机器人标定时采集的多组位姿集进行标定精度预测,优选出标定精度高的位姿集用以提高标定精度。实验结果证明,利用仿真数据驱动的方法优选位姿集比随机选择的位姿集对应的平均标定精度提高了22.9%。
2025年05期 v.44;No.363 833-839页 [查看摘要][在线阅读][下载 1360K] [下载次数:181 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 罗柏文;史天宠;李宗平;廖婷婷;
为了实现钢铁厂烧结机篦条故障智能化在线监测,提出了基于OpenCV图像处理技术的篦条故障图像识别方法,即通过采取篦条结构特征识别算法检测篦条的根数、间隙宽度、斜率和间隙糊堵占比等参数来表征篦条的倾斜、断裂和间隙糊堵等故障类型。该文以湘钢烧结一厂的篦条故障作为在线监测实验对象,首先对篦条图像进行拼接和自适应二值化处理,然后在篦条图像感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取篦条轮廓并统计根数和间隙宽度;再用霍夫变换方法对图像行直线拟合,筛选出篦条所在的线段,用两个端点计算斜率得到篦条倾斜程度;再对原二值图像和开操作处理后的图像进行按位与运算,得到糊堵物位置并求出其占比;最后使用多次开操作提取到篦条断裂位置。实验结果表明,所述算法检测的篦条间隙宽度误差在4 mm内,倾率误差在±1°范围内,并能快速、有效地监测到篦条故障。
2025年05期 v.44;No.363 840-846页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K] [下载次数:191 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 贾晗;尚前明;金华标;
在实际的工程应用中,电机故障发生的频率极低,电机的故障数据通常较少,正常数据与故障数据存在严重的比例失衡,这对基于数据驱动的电机故障诊断方法提出了挑战。针对这一问题,该文提出一种多源信息融合的电机故障诊断方法。首先,采用快速谱峭度的特征提取方法将电机定子电流信号和振动加速度信号转化为谱峭度特征图像;其次,搭建一种双通道残差网络模型融合振动信号和电流信号的故障特征并完成故障分类;最后,利用实验台架所采集的5种故障电机数据对多源信息融合的故障诊断方法进行了验证。研究结果表明:在故障数据严重缺失的情况下,故障诊断准确度可以达到95%以上,远高于传统的基于数据驱动的故障诊断方法,同时该方法还可以同样应用于旋转机械设备的故障诊断,具备良好的泛化性。
2025年05期 v.44;No.363 847-856页 [查看摘要][在线阅读][下载 1708K] [下载次数:669 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]