最新刊期
      2021 年 第 2 期
      本期电子书

        理论研究

      • 刘万山,彭昊,蔡志钦,马晓帆
        2021, 45(2): 1-5. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.001
        摘要：在分析非圆齿轮啮合特性及齿廓等啮合角分布规律的基础上，综合考虑相对速度、摩擦因数和油膜厚度等关键因子对啮合功率损失的影响规律，建立了弹流润滑状态下非圆齿轮传动啮合效率数学模型。以非圆齿轮节曲线波谷的轮齿齿顶进入啮合到从波峰的轮齿齿根退出啮合为啮合周期，通过计算啮合角变化下的滑动摩擦和滚动摩擦功率损耗，获得非圆齿轮传动的啮合效率。  
        关键词：非圆齿轮;啮合效率;离散化;相对速度   
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        发布时间：2022-11-10
      • 余国达,刘怀举,朱才朝,卢泽华,魏沛堂
        2021, 45(2): 6-15. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.002
        摘要：啮合温度影响塑料齿轮服役过程中的疲劳、磨损、噪声等服役行为，在塑料齿轮的力学响应和性能预测时不可忽略。为预测塑料齿轮的啮合温度，考虑聚甲醛（POM）材料的温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应，建立了塑料齿轮啮合温度场有限元数值模型。基于POM齿轮副热黏弹接触分析，获取摩擦热流和滞后热通量作为热源；通过啮合温度与材料弹性模量耦合迭代，获取考虑温度-模量效应后的齿轮稳态啮合温度和齿面闪温。稳态啮合温度和闪温分析结果分别与试验和Blok理论结果吻合良好。研究结果表明，干运行条件下滞后生热温升对稳态啮合温度影响较小，摩擦生热温升是塑料齿轮稳态啮合温度的主要组成部分。  
        关键词：塑料齿轮;滞后生热;稳态啮合温度;闪温   
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        发布时间：2022-11-10
      • 李想,李伟达,李娟,张虹淼,顾洪
        2021, 45(2): 16-22. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.003
        摘要：在步态康复训练期间，偏瘫或中风患者容易发生肌肉痉挛，从而导致不能支撑自身而失去平衡，造成二次伤害。针对上述问题，设计了一种由8根绳索驱动的6自由度并联康复机器人，不仅能对患者进行步态训练，还能对患者实施有效的防跌倒保护。首先，对机器人构型进行描述，并利用封闭矢量四边形法建立其运动学模型；其次，结合绳索驱动的特性，依据静力学分析，提出一种机器人力控工作空间的概念及其求解方法。为了避免患者失去平衡后受到二次伤害，基于力控工作空间，进一步提出了一种空间轨迹安全墙，对患者可能会出现的待保护位形进行了分类，并分别研究了其回归安全墙内的空间轨迹路径规划方法。最后，选取了两类不同的待保护位形，研究其沿回归轨迹运动时绳索长度和绳索拉力的变化情况，验证了回归安全墙轨迹规划方法的有效性和合理性。  
        关键词：绳驱动;并联机器人;力控工作空间;空间安全墙   
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        发布时间：2022-11-10
      • 张强,秦东晨,周鹏,朱强,陈江义
        2021, 45(2): 23-27. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.004
        摘要：为了更加精确快速地求解盾构机在掘进过程中的姿态变化，采用基于空间齐次变换矩阵元素的位姿正解求解方法建立盾构机位姿正解解算模型，并利用牛顿拉夫逊算法对得到的以齐次变换矩阵元素为未知量的非线性方程组进行逐次迭代求解，得到齐次变换矩阵各元素数值解；然后，根据齐次变换矩阵各元素与位姿映射关系求解对应位姿。并根据各个液压缸杆长约束条件建立位姿反解数学模型，在Matlab中对位姿正反解进行求解，并分析比较正反解结果的吻合度。结果表明，其误差在0.018%左右，在误差允许范围内，证明了所建立的盾构掘进位姿正反解数学模型的正确性。  
        关键词：盾构机位姿;位姿正解;位姿反解;齐次变换矩阵;牛顿拉夫逊法   
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        发布时间：2022-11-10
      • 贺苏逊,何毅斌,陈宇晨,戴乔森,刘湘
        2021, 45(2): 28-32. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.005
        摘要：为了更加准确地计算出摆线针轮的接触刚度，更好地指导实际应用，利用蒙特卡洛方法对其进行分析，提出了一种基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度计算方法。该方法分别建立了摆线轮齿轮齿廓修形前和摆线轮齿廓齿廓修形后的齿廓函数，探究了齿轮修形对摆线针轮接触刚度的影响，最后得到了较为准确的摆线针轮接触刚度的表达式。以工业机器人RV-40E减速器为例，通过计算实例表明，针对摆线轮的齿轮齿廓修形会改变摆线轮的接触刚度，摆线针轮接触刚度随着修形量的增加先减小后增大再减小。  
        关键词：摆线针轮;蒙特卡洛;接触刚度;齿轮修形   
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        发布时间：2022-11-10
      • 何亚银,梁智鸿
        2021, 45(2): 33-38. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.006
        摘要：为了研究旋转副间隙对插齿机主机构动态性能的影响，建立了含摩擦的间隙非线性接触碰撞力的模型及含间隙旋转副的插齿机主机构虚拟样机，采用机械动力学分析技术，研究了碰撞模型参数、间隙数值和间隙数量对机构动态性能的影响。结果表明，当间隙较小时，随着间隙值的增加，滑块速度误差的均方根会趋于稳定；存在一个合适的间隙范围，使得多处间隙时的滑块速度误差均方根比一处间隙时的滑块速度误差均方根小。研究结果为合理选择插齿机主机构间隙副材料、控制运动副间隙数值和数量提供参考。  
        关键词：插齿机;传动机构;旋转副间隙;动态性能   
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        发布时间：2022-11-10
      • 李婷婷,张振山,崔国华,管恋哲
        2021, 45(2): 39-47. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.007
        摘要：为了在开展含间隙铰多体系统动力学性能分析时选择最佳的接触力计算方法，以含间隙铰曲柄滑块机构为对象，建立了含间隙铰曲柄滑块机构多体动力学模型，针对几种接触力计算方法进行系统的对比分析。研究了不同间隙、曲柄转速和恢复系数下，接触力计算方法对曲柄滑块机构动力学性能分析的影响。结果表明，在研究径向间隙、驱动载荷和恢复系数变化对多体系统动力学影响时，选择Lankarani-Nikravesh接触力模型和Zhiying-Qishao接触力模型都相对可靠，且Zhiying-Qishao接触力模型对恢复系数敏感程度最低。  
        关键词：间隙;曲柄滑块机构;接触力模型;多体系统;机构动力学   
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        发布时间：2022-11-10
      • 赵英豪,曹安港,朱如鹏,李苗苗
        2021, 45(2): 48-54. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.008
        摘要：叠片联轴器工作时经常会受到转矩、离心力、轴向位移和角向位移的作用，对叠片联轴器在以上各种载荷下的应力分析，能够为动力装置的安全运行提供可靠保证。建立了考虑叠片之间接触影响的六孔束腰型叠片联轴器有限元模型，分析了联轴器在转矩、离心力、轴向位移和角向位移单独作用下的叠片应力大小和分布特征，并通过改变螺栓的预紧力和叠片间的摩擦因数，研究了它们对联轴器应力特性的影响。结果表明，增大螺栓预紧力和摩擦因数会导致联轴器在转矩、轴向位移和角向位移作用下最外层叠片的最大等效应力值增大，但对离心力作用下的应力影响不大。  
        关键词：叠片联轴器;有限元;应力分析;摩擦   
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        发布时间：2022-11-10

        设计计算

      • 范文君,周元生,汪雪晴,唐进元
        2021, 45(2): 55-62. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.009
        摘要：提出一种针对直齿轮的双样条修形方法，分别采用样条曲线来设计修形后齿面的齿廓线及齿向线，齿面由齿廓样条曲线沿齿向样条曲线扫掠得到。相对于传统复合修形，双样条修形方法的控制参数更多，使得齿面几何改变更灵活，并能实现全齿面点的更高阶次连续。通过有限元分析（FEA），对比分析了双样条修形的优越性，结果表明，双样条修形与传统复合修形相比，可以实现更高啮合性能的齿面设计，其中，啮合传递误差曲线和啮合刚度曲线更平缓，静态传递误差频谱幅值减小。通过加工实验和齿面精度检测，验证了双样条修形方法在齿轮实际加工中的可行性。研究表明，新提出的双样条修形方法是实现高性能直齿轮修形设计的一种有效方法。  
        关键词：直齿轮;修形;样条曲线;双样条修形;有限元分析   
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        发布时间：2022-11-10
      • 丁康康,于印鑫,张颖娴
        2021, 45(2): 63-68. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.010
        摘要：现有柔性膜盘联轴器的膜盘类型中以钛合金曲面膜盘为主，由于膜盘厚度较薄，其曲面加工难度较大、精度要求高，为降低加工难度并保证膜盘具有较好的容差及负载能力，改进了一种多孔式直线形膜盘；利用有限元方法对其轴向刚度及在转矩、轴向偏差、角向不对中偏差、转速及复合工况下的应力和寿命进行了分析，并与其同直径的单曲面膜盘进行对比。研究表明，多孔式直线形膜盘的轴向刚度比同直径的单曲面膜盘小，刚度均呈非线性变化，刚度与膜盘厚度成正比；在轴向偏差、角向不对中偏差下，多孔式直线形膜盘应力低于单曲面膜盘，具有更好的容差能力；同等负载转矩下，多孔式直线形膜盘应力虽大于单曲面膜盘，但满足强度和寿命要求，且膜盘应力分布更加均匀。因此，多孔式直线形膜盘具备更高的容差性能，适用于高转速、低载荷和存在较大轴向及角向不对中偏差的工程环境中。  
        关键词：膜盘联轴器;膜盘型面;多孔式直线形膜盘;强度分析;轴向刚度   
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        发布时间：2022-11-10
      • 石建平,刘鹏,陈冬云
        2021, 45(2): 69-75. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.011
        摘要：以末端执行器的位姿误差最小为优化目标，将机器人的逆运动学问题转换为一个等效的最优化问题，并利用提出的改进粒子群优化算法对该问题进行求解。该算法从粒子群的初始化、惯性权重调整策略、差分变异进化及搜索空间的越界处理等多方面对标准粒子群优化算法进行综合改进，同时构建了以粒子群进化和差分变异进化为基础的两阶段混合协同进化机制，达到了有效平衡算法全局探索能力与局部开发能力的目的，提高了算法的收敛精度和收敛速度。以平面冗余机械臂和7自由度冗余机械臂的运动学逆解运算为例，将提出算法与对比算法用于逆运动学问题的求解。仿真结果表明，与对比算法比较，该算法具有更高的收敛精度、更快的收敛速度以及更强的寻优稳定性，能有效解决冗余机械臂的逆向运动学问题。  
        关键词：冗余机械臂;逆运动学;粒子群优化算法;混沌;变异   
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        发布时间：2022-11-10
      • 景鸿翔,秦慧斌,侯志利,刘琳琳,刘俊岐,王宗彦
        2021, 45(2): 76-82. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.012
        摘要：针对目前串联型打磨机器人在打磨球面时存在刚度不足的问题，提出一种3-RSS同轴驱动布局并联机构工具型打磨机器人。同轴驱动布局是将驱动布置在同一轴线，主体由基柱和3组可以绕基柱旋转的机械臂构成，每个机械臂外接支链杆簇，3组支链杆簇与末端打磨头相连。通过构型分析、结构设计，建立同轴驱动布局打磨机器人模型，并对模型进行运动学分析，通过雅可矩阵分析奇异位置，获得打磨机器人的灵活工作空间；经过运动仿真，对比预设路径与仿真轨迹，进行运动误差分析，验证了驱动方案的可行性。研究结果为并联机构打磨机器人拓展工作空间、提高刚度提供了理论与技术支持。  
        关键词：同轴驱动布局;并联机构;打磨机器人;运动学建模;仿真分析   
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        发布时间：2022-11-10
      • 郜金浩,邵文,何玉辉,唐进元
        2021, 45(2): 83-89. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.013
        摘要：为解决目前齿轮超声滚压强化因设备的限制及振动的单一性导致强化效率低、作用范围小等问题，提出了一种新的对滚式齿轮纵扭复合超声滚压系统，包括纵扭复合变幅杆及与之匹配的工具齿轮。基于理论计算的方法推导出圆锥形复合变幅杆频率方程，求得相关设计参数。在圆锥段开螺旋槽并装配齿轮，利用有限元分析方法研究纵扭复合振动、计算齿面处纵扭复合振动位移及轨迹。采用单因素变量法及有限元分析方法并引入参数扭纵振比，研究槽数、槽深、槽宽、螺旋角等不同螺旋槽参数对纵扭复合超声振动的影响规律，得到最优的参数组合，采用轻量化方法设计出工具齿轮。结果证明，纵扭复合变幅杆设计满足要求，齿轮轻量化设计并装配后得到有效纵扭复合振动。在圆锥形复合变幅杆圆锥段开槽可产生纵扭复合振动，扭转振动效果主要与螺旋槽槽数、槽深、槽宽、螺旋角等参数相关；与工具齿轮装配得到对滚式齿轮纵扭复合超声滚压系统，为新的齿轮纵扭复合超声滚压装置工作性能达成提供了技术支撑。  
        关键词：超声滚压;纵扭复合变幅杆;有限元分析;齿轮;对滚   
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      • 刘友福,卢军
        2021, 45(2): 90-96. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.014
        摘要：随着下肢外骨骼机器人的发展，出现了各种各样应用于医疗康复等领域的刚性外骨骼。刚性外骨骼会增加下肢额外的惯性力并限制人体运动的自由度；与刚性外骨骼相比，柔性可穿戴下肢外骨骼则可将一些对人体运动的影响因素减至最小。根据人体在行走过程中髋关节动力学变化，设计了一种为髋关节伸展和屈曲提供助力的柔性外骨骼。根据髋关节的关节力矩和关节力的变化，提出了一种助力策略和期望助力曲线控制电机追踪期望力曲线，从而得到实际作用于髋关节的实际力。为了减少由佩戴位置和穿戴者身材特征而引起的误差，提升助力效果，引入了PD型迭代学习控制（ILC）。为了评估助力效果，测量了4名受试者分别在穿戴外骨骼不助力、助力髋关节伸展和屈曲以及仅助力髋关节伸展 3种不同情况下产生的新陈代谢能；通过产生的新陈代谢能的值来评估助力效果。结果表明，与仅辅助髋关节伸展和穿着外骨骼不助力的情况相比，助力髋关节伸展和屈曲的平均净新陈代谢能分别减少了0.445 W/kg和1.027 W/kg，平均净新陈代谢率分别降低了7.45％和15.67％。  
        关键词：柔性外骨骼;髋关节助力;力曲线;ILC控制;新陈代谢   
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      • 覃哲,姜守帅
        2021, 45(2): 97-103. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.015
        摘要：提出一种基于3-RPC/6-UPS并联机构的自动钻铆机器人，旨在完成飞机壁板的钻铆加工任务。执行钻铆加工时，机器人相当于一台固定式并联机床；步行时，机器人可以视为一个足式机器人。建立了控制机器人钻铆执行器的6-UPS并联机构逆运动学模型，采用数值搜索方法得到钻铆执行器末端的工作空间。建立了控制机器人行走的3-RPC并联机构逆运动学模型，采用数值搜索方法绘制出3-RPC并联机构上、下平台的工作空间，使用五次多项式对控制机器人行走的驱动杆进行位移轨迹规划，在虚拟软件中实现了机器人样机的平稳行走。该研究工作可为设计新型的面向大型结构件加工的移动式机器人奠定理论基础。  
        关键词：并联机构;飞机壁板;3-RPC;6-UPS;钻铆   
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      • 郑光泽,梅亚,杨金才
        2021, 45(2): 104-110. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.016
        摘要：以某AT变速器行星轮系为研究对象，利用有限元法分析了行星架、齿圈和壳体的动态特性。并结合模态实验，验证了壳体有限元模型的准确性。建立了AT行星轮系动力学分析模型并进行了接触斑点实验，通过仿真与实验接触斑点结果对比分析得出，小太阳轮-短行星轮、长行星轮-齿圈齿轮副的啮合斑点基本一致且存在明显的偏载现象。通过导入柔性行星架、齿圈和壳体有限元模型得到了完整的AT变速器动力学模型，重点分析了行星架、齿圈、壳体柔性对行星齿轮传递误差、啮合错位量等啮合特性参数的影响，结果表明，壳体柔性和齿圈柔性变形对齿轮啮合错位以及传递误差的影响最为显著，行星架柔性影响次之。通过提高支撑轴承刚度、轴承预紧力和齿轮参数优化的方法，改善了行星轮系齿轮啮合特性，优化了行星轮系齿轮强度以及AT变速器NVH性能。  
        关键词：AT变速器;结构柔性;行星轮系;啮合特性   
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        试验分析

      • 于晨伟,宋爱平,赵昆鹏,梅宁
        2021, 45(2): 111-116. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.017
        摘要：在分析现有圆弧齿线圆柱齿轮基础上，阐述了一种渐开线椭圆弧齿线圆柱齿轮的主要几何参数：齿廓为渐开线齿廓，任意垂直轴线的截面上周向齿厚、周向齿槽宽、分度圆处的压力角相等，齿线在分度圆柱面上的展开线是对称椭圆弧。推导了齿轮齿面方程、端面齿廓方程和接触线方程。提出了倾斜式旋转刀盘齿轮加工方法，利用VERICUT建立齿轮专用加工刀具模型，对椭圆弧齿线圆柱齿轮进行仿真加工，利用仿真后得到的齿轮模型进行了齿轮副接触线特性分析。结果表明，椭圆弧齿线圆柱齿轮副可以实现全齿宽线接触，验证了加工方法的可行性，为渐开线椭圆弧齿圆柱齿轮的加工和应用提供基础。  
        关键词：椭圆弧齿线圆柱齿轮;几何参数;倾斜式刀盘;加工仿真   
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        发布时间：2022-11-10
      • 温新宇,张瑞亮,谷丰收,刘普,施延栋
        2021, 45(2): 117-123. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.018
        摘要：为提高调制信号双谱边带估计的分析效果和鲁棒性，提出了小波包能量和调制信号双谱边带估计相结合的磨损特征提取方法。首先，使用小波包变换将信号分解为多个频段，计算每个频段的小波包能量，选取小波包能量较高的频段进行重构，以达到优选分析频段和降低计算量的目的；然后，对重构信号进行调制信号双谱边带估计以提取齿面磨损特征，并通过合理构建指标实现齿面磨损损伤状态的在线监测。仿真与试验结果表明，所提出方法具有更强的鲁棒性，能够更准确地监测齿面磨损的发展过程，评估磨损损伤程度。  
        关键词：齿轮传动;磨损监测;调制信号双谱;小波包变换   
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        发布时间：2022-11-10
      • 张澧桐,路先亭,张大舜,王佰超,许镇全
        2021, 45(2): 124-128. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.019
        摘要：提出一种3自由度球齿轮，轮齿齿面由渐开线环形齿面和半球型锥齿轮弧形齿面组合而成，可实现无原理误差传动。基于渐开线成形原理和坐标变换理论，推导了环形齿和弧形齿齿廓曲面方程;根据齿轮啮合原理与运动分析，得到弧形齿面的共轭齿面。利用计算机得到仿真齿面以及球齿轮三维实体模型，验证了齿面方程的正确性。该研究为3自由度球齿轮机构的运动学和动力学分析提供了依据。  
        关键词：3自由度;球齿轮;齿面方程;啮合原理   
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        发布时间：2022-11-10
      • 刘悦阳,杨海生,苏冰,邓四二
        2021, 45(2): 129-135. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.020
        摘要：针对某航空发动机用双列角接触球轴承运行过程中摩擦功耗的变化，基于滚动轴承动力学理论，建立了双列角接触球轴承动力学微分方程组，采用预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步积分算法进行求解，分析了轴承工况参数和结构参数对其摩擦功耗的影响规律，并通过正交分析方法对轴承结构参数进行了优化。结果表明，随着轴承转速、轴向载荷、预紧量的增加，轴承总摩擦功耗均呈增大的趋势；随着滚动体个数、内外沟曲率半径系数的增加，轴承总摩擦功耗呈现减小的趋势；内沟曲率半径系数对轴承摩擦功耗影响最大，滚动体个数影响次之，外沟曲率半径系数影响最小。  
        关键词：双列角接触球轴承;动力学;摩擦功耗;正交优化   
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        发布时间：2022-11-10
      • 沈瑞,杨思维
        2021, 45(2): 136-139. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.021
        摘要：针对直齿轮多工况使用情况，研究了小轮修形齿面理论建模方法和直齿轮传动多工况多目标修形优化方法，进行了两种工况下直齿轮传动多工况多目标修形优化设计，并进行了修形和不修形齿轮的齿面啮合仿真，通过对比分析，验证了齿面优化修形后达到了较好的综合性能，两种工况下的承载传动误差波动幅值和最大闪温均明显下降。研究成果为提高直齿轮综合性能的修形设计奠定了基础。  
        关键词：直齿轮;修形;多工况;闪温;承载传动误差   
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        发布时间：2022-11-10

        开发应用

      • 马金平,李刚,宋振东,郭冰,兰凤文
        2021, 45(2): 140-147. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.022
        摘要：随着我国老龄化社会趋势日益加重，半失能老人将成为一个十分庞大的群体，给养老机构及护理机构带来巨大压力。半失能老人绝大多数患有下肢运动功能障碍，无法独立行走。针对半失能老人这一群体，提出了行走辅助轮椅结构设计方案，并对关键部件进行了力学仿真及人机耦合情况下的运动学仿真，搭建了行走辅助轮椅系统框架。为验证理论设计的正确性，加工了行走辅助轮椅实验样机，并完成了相关实验。研究结果为设计行走辅助轮椅提供了理论基础。  
        关键词：结构设计;仿真分析;系统框架;样机加工;实验   
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        发布时间：2022-11-10
      • 张维,马志华
        2021, 45(2): 148-156. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.023
        摘要：为了更好地准确识别轴承故障特征非线性分类问题，提出了一种基于IFOA-SVM的故障分类识别方法。使用变分模态分解方法对轴承振动信号进行分解处理，以模态分量的模糊近似熵和能量熵构成故障特征向量；基于“一对一”策略拓展设计了OVO-SVM多分类器，构造多项式核函数和径向基核函数组合的混合核函数，使用IFOA算法对SVM分类器的核函数比例系数λ、径向基核函数宽度参数σ、惩罚因子C等关键参数进行优化，构建IFOA-SVM故障分类识别模型；提出了轴承故障识别流程。结果表明，该方法可以实现对轴承故障特征准确高效的识别。  
        关键词：变分模态分解;改进果蝇优化算法;支持向量机;故障识别   
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        发布时间：2022-11-10
      • 梁富旺,孙虎儿,刘柯欣
        2021, 45(2): 157-162. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.024
        摘要：针对滚动轴承早期周期性瞬态冲击不明显及谱峭度在低信噪比情况下分析效果差的问题，提出多点优化最小熵解卷积（Multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted，MOMEDA）和谱峭度相结合的轴承微弱故障特征提取方法。首先，采用MOMEDA作为前置滤波器对含有强噪声的微弱故障冲击信号进行降噪，突显信号中的周期性冲击性成分；然后，通过谱峭度分析，以最佳中心频率和带宽对降噪的信号进行带通滤波；最后，对滤波后的信号进行Hilbert包络谱分析，便可以准确地获得轴承信号的故障特征频率。仿真信号和实验分析结果表明，该方法可有效增强振动信号的周期性瞬态冲击特征，提取出滚动轴承早期微弱故障特征。  
        关键词：滚动轴承;多点优化最小熵解卷积;谱峭度;微弱故障;特征提取   
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        发布时间：2022-11-10
      • 颜少廷,周玉国,任艳波,刘师良,颜世铛
        2021, 45(2): 163-170. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.025
        摘要：为了提升轴承故障诊断性能，提出了一种基于鲁棒局部均值分解（RLMD）和Kmeans++的轴承故障诊断方法。利用RLMD方法对轴承振动信号进行分解，得到乘积函数（PF），根据PF分量与原始振动信号的相关程度选择敏感PF分量，叠加敏感PF分量构成重构信号；通过计算原始振动信号和重构信号的时域、频域统计特征形成轴承故障特征集；利用线性判别分析（LDA）提取轴承故障的Fisher特征；通过Kmeans++聚类的方法对故障特征进行聚类，得到各工况轴承的聚类中心；通过计算测试样本与聚类中心之间的汉明贴近度来实现轴承故障诊断。利用含有不同信噪比的仿真轴承故障数据和Paderborn大学轴承数据中心的轴承故障数据评价所提出方法的有效性。结果表明，该方法即使在样本数较少的情况下也能够准确地识别出不同类别和级别的轴承故障。  
        关键词：轴承;故障诊断;鲁棒局部均值分解;线性判别分析;Kmeans++;汉明贴近度   
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        发布时间：2022-11-10
      • 刘宇涛,孙虎儿
        2021, 45(2): 171-176. DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.02.026
        摘要：针对在背景噪声下滚动轴承故障初期周期性瞬态冲击不明显的问题，应用基于循环平稳最大化盲解卷积方法（Blind deconvolution based on cyclostationarity maximization，CYCBD）。滤波器长度和循环频率左右CYCBD降噪效果，应用粒子群优化算法（Particle swarm optimization，PSO）对其进行智能化寻优，确定优化参数，解决CYCBD不稳定问题。首先，采用PSO优化CYCBD中滤波器长度和循环周期频率，对周期性冲击成分进行增强；然后，通过包络谱峰值因子（Crest factor of envelope spectrum，EC）作为PSO的目标函数，迭代寻找滤波器长度和循环周期频率的最优解；最后，对CYCBD应用最优解，对增强后的信号进行包络解调分析，可以准确地获得轴承信号的故障特征频率。通过对仿真信号和实验数据分析，表明该方法可有效增强振动信号的周期性瞬态冲击特征，在滚动轴承早期故障特征提取方面具有优势。  
        关键词：滚动轴承;循环平稳最大化的盲反褶积;粒子群优化算法;滤波器长度;循环频率   
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        发布时间：2022-11-10
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