基于LSGAN-SqueezeNet的轴承故障诊断研究EI北大核心CSCD

在滚动轴承的故障诊断过程中,需要大量的故障样本对模型进行训练,但由于工程实际环境较为复杂,难以采集到足量的轴承故障样本。提出基于最小二乘生成对抗网络(least squares generative adversarial networks,LSGAN)结合SqueezeNet在样本数据量不足条件下滚动轴承故障诊断的方法。该方法首先利用滚动轴承的原始样本训练LSGAN,生成不同状态下的轴承信号样本,采用SqueezeNet对真实样本与生成样本进行模型训练,实现样本数据量不足条件下的轴承故障诊断。通过凯斯西储大学及德国帕德博恩大学的滚动轴承试验数据对所提轴承故障诊断方法进行验证。试验结果表明,真实样本结合生成样本训练模型,对故障的诊断准确率均达到99.7%,该方法具有较高的诊断精度。实现了样本数据量不足条件下故障诊断的可行性及验证其泛化性,且有效提高了故障诊断的准确率、降低了训练成本。     

基于广义回归神经网络-柔性最大值分类模型的轴承故障诊断方法EI北大核心CSCD

针对复杂工况下的滚动轴承振动信号,提出一种基于广义回归神经网络-柔性最大值分类模型的故障诊断分类方法,实现故障模式的识别。对滚动轴承振动信号进行变分模态分解,特征提取等预处理得到特征数据集,并将其划分为训练集,验证集和测试集;使用训练集和验证集训练广义回归神经网络-柔性最大值分类模型,同时引入灰狼优化算法优选该模型的关键参数平滑因子得到理想的分类模型;将训练好的模型应用测试集,输出故障识别结果;通过模拟试验采集不同工况下的轴承故障数据,进行方法有效性验证。结果表明该方法能在小样本训练集下实现对不同工况下的轴承故障的有效诊断,是一种适用于实际工况的故障诊断方法。     

耦合隐马尔可夫模型在轴承故障诊断中的应用

由于多通道数据包含了丰富的信息,有效融合多通道数据可以得到更加准确可靠的诊断结果。鉴于此,提出一种基于耦合隐马尔可夫模型的滚动轴承多通道融合故障诊断方法。该方法利用含两条链的耦合隐马尔可夫模型融合轴承水平方向和垂直方向的振动信号来进行故障诊断。通过对滚动轴承常见故障的诊断分析表明,与常用的基于隐马尔可夫模型的故障诊断方法相比,该方法可以更加准确地诊断轴承的故障。     

KPCA和耦合隐马尔科夫模型在轴承故障诊断中的应用

针对多通道数据的有效融合能够更加准确地诊断轴承的故障,提出了一种基于KPCA和耦合隐马尔可夫模型(CHMM)的轴承故障诊断方法。首先,分别对轴承各通道的振动信号进行特征提取,获得特征向量。然后采用KPCA对各通道的特征向量分别进行特征约减,获取主要的信息成分。最后,利用CHMM对多通道信息进行融合和故障诊断。通过对滚动轴承在正常、内圈故障、外圈故障和滚动体故障状态下实验数据的分析表明,该方法能够更加有效地诊断轴承的故障。     

基于共振解调与神经网络的滚动轴承故障智能诊断

介绍了一种基于共振解调与神经网络技术的滚动轴承故障诊断方法。对采集系统所拾取的滚动轴承振动信号进行共振解调处理，依据故障包络频谱中必然存在谐波谱线的规律，在共振解调后的包络信号中提取所需的轴承故障谱线特征信息，并将其作为神经网络输入，利用神经网络进行轴承各种故障状态的识别，实现滚动轴承故障的智能诊断。实验表明，该方法能准确而有效地识别出滚动轴承的不同磨损状态，诊断便捷。     

基于时间-小波能量谱样本熵的滚动轴承智能诊断方法

为了解决滚动轴承故障模式智能识别与运行状态检测问题,提出了时间-小波能量谱样本熵的计算方法,并将其作为特征参数用于滚动轴承智能诊断的研究。采用Hermitian小波对轴承信号进行连续小波变换,得到蕴含故障信息的时间-小波能量谱序列,再通过计算其样本熵值,量化提取信号中的故障特征信息。轴承不同故障模式下的时间-小波能量谱样本熵区分明显,以此作为特征向量输入支持向量机,实现了对轴承不同故障模式的智能识别。之后计算轴承全寿命周期实验数据的时间-小波能量谱样本熵,按照时间顺序排列,绘制出了轴承运行状态曲线,通过判断曲线走势可有效诊断出轴承早期故障的发生。实验结果表明,时间-小波能量谱样本熵可以有效用于滚动轴承智能诊断的研究。     

基于混合裁剪失衡数据增强与SwinNet网络的滚动轴承故障诊断

针对在滚动轴承故障诊断领域中存在的故障样本较少,健康样本丰富所导致的故障类别失衡问题以及环境中存在噪声与人为噪声标签干扰等问题,提出了一种基于混合裁剪失衡数据增强与SwinNet网络相结合的故障诊断模型(fault diagnosis model combining mixed-cutout imbalance data augmentation and SwinNet, SwinNet-MCIDA)。首先,借鉴图像分类数据增强方法,利用混合裁剪失衡数据增强算法对失衡类别的数据进行裁剪、混合处理生成新的故障样本来增加样本量,构造出增强数据集,然后对增强数据集进行小波变换转换成时频图像,将所得图像输入到卷积神经网络与Swin Transformer编码器相结合的SwinNet网络模型中,进行特征提取和故障分类,从而实现滚动轴承故障的高效诊断。试验结果表明,该文所提出的SwinNet-MCIDA故障诊断方法不仅可以很好地解决滚动轴承故障诊断领域故障类别失衡问题,而且也可以很好地应对故障数据中存在环境噪声问题与人为噪声标签干扰问题。     

基于时频增强的滚动轴承少样本故障诊断方法

针对滚动轴承故障样本稀缺、振动特征提取困难导致故障诊断准确率低的难题,提出一种基于时频增强的滚动轴承少样本故障诊断方法。首先,对滚动轴承一维振动信号进行重叠采样,利用连续小波变换对采样信号段进行时频域特征映射,构造二维时频矩阵;其次,通过深度卷积生成对抗网络对真实时频样本进行训练后,将生成时频样本加入到训练集中;然后,采用时序卷积网络融合深层次的时频域特征;最后,构建Softmax分类器输出与故障类别对应的状态。仿真实验结果表明,在仅有10个训练样本的条件下,该方法在凯斯西储大学滚动轴承数据集中的诊断准确率均值达91.00%,相较未经时频增强的方法提高了7.56%,并利用实测数据验证了时频增强方法能够显著提升少样本情形下的故障诊断准确率。     

基于DS–PCA模型的包装设备滚动轴承故障诊断方法研究

目的 针对包装设备长期连续工作的工作特性,对其滚动轴承的常见失效故障进行分析,提出一种基于DS–PCA模型的滚动轴承故障诊断方法,构建滚动轴承DS–PCA故障诊断模型,实现包装设备中滚动轴承的在线故障诊断。方法 先运用DS证据理论对采集到的滚动轴承径向振动数据和轴向振动数据进行融合,使得信息具有整体完备性,同时对采集信号进行决策规则下的去噪处理,剔除干扰噪声信息;然后利用主成分分析法(PCA)将融合后的振动信号数据进行Q与T²的统计量计算,并通过对故障轴承振动信号的Q与T²统计量计算,确立故障时的经验阈值;最后,依据实时统计量与经验阈值对比,判断滚动轴承是否发生故障。结果 通过对西储大学公开的滚动轴承试验数据分析计算,得到滚动轴承故障诊断准确率达到94%。结论 该方法满足包装设备故障诊断的要求,其应用将有利于提升包装企业的生产质量和效率。     

基于复合多尺度排列熵与FO-SVM的滚动轴承故障诊断方法

MPE算法中不充分的时间序列粗粒化过程会造成原始振动信号在时间序列中信息的缺失。为优化这种不成熟的粗粒化过程,相关学者创新地采用复合粗粒化的思想,提出了复合多尺度排列熵(CMPE)。为了实现滚动轴承的智能故障诊断,提出一种基于CMPE与萤火虫优化支持向量机(FO-SVM)的滚动轴承智能故障诊断方法。首先使用CMPE表征滚动轴承的原始故障信息,然后构建FO-SVM多故障分类器,实现对滚动轴承故障类型和程度的智能识别。通过仿真信号分析验证了CMPE相对于MPE在信号稳定性方面的优越性;实验数据分析结果表明:相比于基于MPE与FO-SVM的滚动轴承故障诊断方法,所提故障诊断方法不仅能够准确诊断滚动轴承的故障类型和程度,而且识别率达到了100%。     

振动顺料机动态特性仿真研究及优化设计

目的为保证振动顺料机在各种复杂工况下的工作可靠性,通过对振动顺料过程的仿真研究,优化其动态特性,提高顺料效率。方法从振动系统激振方式的角度出发,对运动激励和力激励2种激振方式的动态可靠性进行分析和比较,在此基础上以采用曲柄滑块机构的强制运动激励为激振方式的振动顺料机为研究对象,利用Solid Works软件建立振动顺料机的三维装配体模型,并在ADAMS中进行相关仿真模型的建立及其参数试验与优化。结果曲柄转速和曲柄长度对顺料效率具有明显影响,通过仿真得到了振动顺料机曲柄滑块机构中曲柄转速和曲柄长度的一组最优参数值分别为376 r/min和12.85mm。结论通过对曲柄转速和曲柄长度参数的仿真试验及其优化设计,提高了振动顺料机的顺料效率。     

Development of constant output–input force ratio in slider–crank mechanisms

In the slider–crank mechanism whereby output piston force is produced against an input force at crank pin centre, the output force varies rapidly when the crank changes its position. For the applications that require a constant piston pushing force as in feeder mechanisms, a method is needed for identifying the parameters to keep output force at a constant value for any crank angle position. Hence in this study, two methods are shown for a slider–crank mechanism operating in horizontal plane. In the first one, a manual control process to generate a constant piston force and the resulting errors are demonstrated. In the second one, identifying the parameters of a mechanical controller for a readily available slider–crank mechanism in an open force control process and the associated error state are shown. Then, an approach to optimize the results of open force control is explained. Finally, the developed methods are generalized for any orientation of the whole slider–crank mechanism. A user friendly interface is developed to transform all the processes into a computer programme. The effectiveness of the methods are numerically illustrated on examples. The results of these examples show that ±4% deviation from the required output force can be obtained pending on the user’s ability while the optimized open force control process provides a maximum error of ±0.4% without any user intervention during operation.     

柔顺停歇机构伪刚体模型的运动学和动力学分析

针对柔顺停歇机构的柔性构件在运动中产生的大变形、大挠度等几何非线性行为,采用伪刚体模型法来分析该类非线性大变形系统.首先,基于大挠度理论对大变形柔性梁进行屈曲分析,运用第一、第二类椭圆积分模拟初始状态为直梁的柔性梁,用多项式拟合得到其载荷—位移关系式.结合边界条件与受力特性,得到柔性梁的等效非线性弹簧伪刚体模型.在此基...     

包装送纸机构运动学及动力学仿真分析

目的 为了提高包装送纸装置的生产效率,使用一种六杆机构应用于包装送纸装置中,并对它进行运动学及动力学仿真分析,验证它在运动过程中是否满足实际工作要求。方法 使用矢量解析法和分离体法建立该六杆机构的运动学模型和动力学模型,并采用ADAMS仿真软件对该六杆机构进行运动学仿真和动力学仿真。结果 通过对六杆机构进行运动学仿真分析,得到了输出滑块4的位移、速度和加速度曲线,该机构在水平方向的行程为680.26 mm,满足实际工况要求。通过对六杆机构进行动力学仿真分析,得到了六杆机构各铰接点的受力大小和施加在曲柄1上的平衡力矩大小,该机构在送纸行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较小,该机构在送纸完成后的回返行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较大。结论 分析仿真结果后发现该六杆机构在运动过程中满足实际工作要求,能够较好地运用于包装送纸装置中。     

包装机中推料机构分析及优化

根据技术要求和基本技术参数,运用解析法对糖果包装机的推糖机构进行了结构分析,运用封闭矢量法对推糖机构中的曲柄摇杆进行运动学理论计算,利用Adams 软件进行建模与仿真分析。在分析基础上运用Ad-ams 进行优化,以压力角最小为目标函数,以曲柄摇杆的长度关系和摇杆转角24. 4°为约束条件,以曲柄长度、连杆长度、摇杆长度为设计变量,得到设计变量最优解。     

非线性包装系统自由振动特性的对称性解法

目的基于Lie积分法精确解析求解包装系统的非线性自由振动响应。方法考虑到弹簧恢复力三次多项式形式的非线性关系,依据分析力学准则建立系统单自由度含阻尼动力学模型;首次运用微分方程Lie群变换理论求解系统的对称性和2个首次积分,证明在结构设计参数满足一定关系时,包装系统自由振动的精确解是一类椭圆积分函数。结果实际算例仿真计算表明,系统的自共振频率随着初始振幅条件的增大而增大,非线性系数项使得位移响应振幅的衰减变快。结论从推演过程可看出,将Lie对称性理论应用到包装系统非线性动力学特性研究中,系统的非线性系数以及阻尼系数无需满足小参数假设,因此适用范围更广。     

GD-H1000卷烟包装机烟支推进机构的改进

目的对GD-H1000卷烟包装机的烟支推进机构进行改进,以增强其在生产过程中的稳定性。方法在生产过程中,烟支推进机构的故障率高,通过对该机构的运行情况进行受力分析,确定机构中的塑料滑块受交变载荷作用导致其磨损过快,磨损后对推烟机构运行稳定性的影响是导致机构故障率高的主要原因。然后将机构中塑料滑块改进为滑块轴承,以减少滑块磨损,同时增加一组滑块轴承为虚约束,以提高机构的运行稳定性,并通过增加滑块轴承的润滑系统等改进手段对机构进行结构性的改进。结果改进后的烟支推进机构运行稳定性得到明显提高,故障停机时间从改进前的116 h/年下降到了改进后的不到7h/年。结论该优化设计可以有效减少推烟机构的故障停机时间,增加烟支推进机构的稳定性,进而提升设备综合运行效率。     

高速压力机转子-轴承系统的动力学研究

以有限元方法为基础,建立了曲柄压力机的转子-轴承系统的运动方程,通过计算压力机的曲柄连杆之间的作用力,获得主轴转子的径向载荷,并集成建立转子-轴承系统的振动模型;采用Newmark方法进行求解,进行模拟仿真,分析转子-轴承系统的振动响应;对主轴转子的振动特性进行实验研究,验证了转子-轴承系统的振动模型及其模拟仿真,进而为压力机转子-轴承系统的设计提供了数值分析及实验研究依据。     

椭圆手孔盖加工装置的设计及应用

分别对凸轮靠模和曲柄滑块机构作为工装加工椭圆手孔盖的原理及特点进行了探讨 .通过两种工装的比较 ,以曲柄滑块机构为工装加工椭圆手孔盖是一种既经济又能保证加工质量的方法 ,适用于中小型锅炉厂 .     

双曲柄串联曲柄滑块压力机机构计算机仿真向量键合图法

为提高双曲柄串联曲柄滑块压力机机构动力学建模与仿真的效率及可靠性,提出了相应的向量键合图法。根据机构构件间的运动约束关系,将机构运动构件、旋转铰及移动副的向量键合图模型组合起来,建立了双曲柄串联曲柄滑块压力机机构的向量键合图模型。通过有效的增广方法,消除了机构向量键合图模型中的微分因果关系,克服了其给机构自动建模所带来的代数困难。在此基础上,实现了双曲柄串联曲柄滑块压力机机构动力学自动建模与仿真,分析了脉冲形式的工作阻力对机构动态性能的影响,说明了所述方法的有效性。