基于VMD与MLP的电机轴承故障检测方法

针对现有的永磁同步电机(PMSM)轴承故障检测方法准确度低的问题,对PMSM轴承故障表征方法和基于神经网络的检测方法进行了研究,提出了一种PMSM轴承故障归一化表征指标集合的构建方法,和一种基于VMD和MLP的PMSM轴承故障检测方法。首先,采用融合PMSM轴承故障频域特征进行归一化处理的方法,构建了一个PMSM轴承故障表征指标集合;然后,利用优化后的变分模态分解(VMD)方法,对振动信号进行了降噪重构,提取了故障频域特征,并计算出了归一化指标集合;利用基于多层感知器(MLP)的神经网络模型对获取的归一化指标集合进行了训练,得到了一种高准确度PMSM轴承故障检测器;最后,采用了一套可以模拟数控机床进给传动系统的试验测试装置,对基于VMD和MLP的PMSM轴承故障检测方法的有效性和先进性进行了验证。研究结果表明：PMSM轴承故障表征指标集合比现有的指标具有更强的故障表征能力,基于VMD和MLP的PMSM检测方法的平均检测准确度高达95.4%;该结果验证了归一化PMSM轴承故障表征指标集合的先进性,以及基于VMD与MLP的PMSM轴承故障检测方法的有效性。     

电连接器接触件振动可靠性试验评估

针对振动环境下电连接器接触件可靠性的快速评估问题,建立考虑接触件在电连接器内部的安装情况和插头插座连接情况的振动模型,利用ABAQUS软件进行正弦和随机振动仿真,得到了插孔和插针间的相对位移和插孔簧片根部应力的变化规律;建立随机振动应力作用下,接触电阻基于Wiener过程的退化模型,考虑漂移系数和扩散系数的随机性,结合加速因子不变原则建立漂移系数和扩散系数的加速模型;给出基于上述模型的步进应力加速退化试验数据统计分析方法;制定振动环境下接触件步进应力加速退化试验方案并开展试验,通过对接触件插拔力的研究和对接触表面的微观分析验证了失效机理,对试验数据的统计分析验证了所建模型的正确性,给出接触件寿命和振动量级间的关系,实现振动环境下电连接器接触件可靠性的快速评估.     

高速电主轴水冷系统三维仿真与试验分析

以耦合传热数值计算理论为基础,应用ANSYSCFX对高速电主轴水冷系统进行了仿真与试验分析。通过改变水冷系统有限元模型的边界条件,对不同冷却水流量、工况、环境温度条件下电主轴的温升进行了对比分析。研究表明:当处于旺盛湍流阶段时,使用k-ε控制方程求解耦合传热方程是一种有效的方法;冷却水流量越大,电主轴温升越小,当冷却水流量增大到一定值时,仅依靠增大流量已不能控制温升;环境温度不是影响电主轴温升的主要因素。     

一种PCB动态应变的监测方法研究

在线监测机电设备印刷电路板在振动载荷作用下的振幅、应变,可实现对PCB分层、焊点断裂、焊点脱落等失效的预测,是保障设备正常运行的关键技术基础之一。基于PCB振动速度与动态应变的数学关系,提出了一种PCB动态应变计算与监测方法。根据Timoshenko薄板应变计算模型,推导出基于振动速度的固支PCB受振动载荷作用时的振幅、应变计算公式;通过实验测得PCB的振动速度和动态应变;利用监测的振动速度数据和推导出的应变计算公式,计算出动态应变并与应变实测结果进行对比分析,结果验证了利用该方法的有效性,为实现PCB分层、焊点断裂、焊点脱落等失效预测提供了技术支撑。     

电机定子自动绕线运动控制策略研究

针对电机定子自动绕线的运动控制问题,对电机定子骨架结构特征进行了分析。结合穿线法绕线方式,建立了由导针垂直运动和骨架旋转运动复合而成的腰形绕线轨迹数学模型,提出了腰形轨迹两端分别为圆弧、椭圆、劣弧时的运动控制策略;利用ADAMS软件进行了电机定子自动绕线的运动仿真,得到了两端弓高变化对绕线效率及绕线过程中加速度变化的影响;针对弓高为椭圆的情况,进行了样机测试和理论计算。研究结果表明,运动仿真、理论计算和样机测试三者结果基本一致;提出的腰形绕线轨迹数学模型和运动控制策略能够较好地解决电机定子自动绕线运动控制问题。     

高温电连接器有限元热分析与接触件插拔试验

针对高温电连接器在高温环境下工作,在规定时间内能否保证接触件可靠接触问题,建立其三维仿真模型,利用有限元软件对外界不同高温环境下电连接器的温度场进行仿真分析,得到其内部插针、插孔接触部位温度最高值处随时间的温度变化规律,并利用电磁加热装置和热电偶测试不同温度环境下该接触处随时间变化的温度,从而验证了有限元热分析的正确性.通过灵敏度分析确定了导热系数是影响该接触处温度的主要性能参数.考虑该性能参数的随机性,运用六西格玛设计准则和拉丁超立方体抽样方法得到了接触处的温度服从正态分布.在不同温度环境下对接触件进行插拔力测试,得到了接触件插入力稳定值与温度的关系,得出接触件能满足接触工作要求的临界温度值,并据此计算出高温电连接器的接触可靠度.     

基于椭球模型的机构非精确概率可靠性分析方法

航天机构可靠性分析中经常遇到不确定参数样本数较少的问题。在此情形下样本数据的边界往往小于参数的边界,以此建立区间或椭球凸集模型,并采用均匀分布简单量化凸集变量进行非概率可靠性分析的传统方法与结果值得怀疑。针对非概率可靠性方法的不足,提出一种基于椭球模型的非精确概率可靠性分析方法。建立一种基于样本特征的椭球模型高维构建方法。将椭球模型标准化为圆球模型,采用无差别减小原则进行不确定性量化,推导出标准空间中变量在圆球域内的联合概率密度函数。采用基于椭球模型的重要抽样法进行非精确概率可靠度求解。通过算例和工程实例验证了方法的准确性和可行性。新方法较好地实现了可靠度分析中稳健性与精度的兼顾,可作为概率可靠性方法的一种有益补充。     

后倾式离心风机叶轮机器人焊接工艺优化

在后倾式离心风机叶轮机器人焊接时，为了既保证焊缝质量又最大程度减小焊后变形量，综合运用热弹塑性有限元法和固有应变法对其焊接工艺进行优化。利用基于热弹塑性有限元法的Visual-Environment软件，结合双椭球热源模型对焊缝熔池情况进行数值模拟和实验验证，得到了最优焊接参数。在已知焊缝固有应变的情况下，采用基于固有应变法的Weld Planner软件对后倾式离心风机叶轮在不同焊接顺序和焊接方向下产生的变形进行了预测，得到了最优焊接顺序和焊接方向。运用得到的最优焊接工艺对后倾式离心风机叶轮进行试生产，其焊后变形情况与数值模拟得出的结果较为一致，满足产品的质量要求。     

步进应力加速寿命试验方案优化设计理论与方法

为进一步缩短试验时间,实现产品可靠性的快速评定,在恒定应力加速寿命试验方案优化设计的基础上,根据所提出的加速寿命试验方案优化设计的准则和方法,以产品在正常工作应力水平时寿命估计值的方差最小为目标,以各试验应力水平和应力转换时间为设计变量,应用极大似然估计理论和Nelson累积失效模型,建立步进应力加速寿命试验方案优化设计的数学模型。对电连接器步进应力加速寿命试验方案优化设计的结果表明,经过优化后的步进应力加速寿命试验方案与恒定应力方案相比,在试验数据的统计精度基本持平的情况下,试验所需的样本数量可减少2/5,试验的耗费时间可缩短约1/3。     

基于实测定子电流的表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法

利用实测定子电流计算转矩波动系数有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。针对采用d-q轴数学模型、矢量控制的表贴式永磁同步电机,考虑永磁同步电机定子电流基波、谐波与转子磁场基波、谐波的相互作用对转矩波动的影响,推导出转矩解析计算模型。实测定子电流以及转子磁场进行傅里叶分析,确定主要谐波阶次以及转矩波动的主要阶次。依据对实验实例的分析,提出了利用实测定子电流计算永磁同步电机转矩及其波动系数的方法。结果表明能够用于实时监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动系数。