增设风障及气动翼板等气动措施可有效改善大跨桥梁的颤振稳定性、涡振性能或者行车风环境,但同时也可能会影响其静风稳定性能。以某主跨2×1500m三塔两跨斜拉桥结构体系为研究对象,采用风洞试验与数值计算相结合的方法,对失稳过程结构位移响应和与之同步的拉索索力进行跟踪,从失稳过程结构刚度演变特性方面研究了在主梁附属设施上增设风障及气动翼板等气动措施对结构静风稳定性影响及内在机理。试验研究发现,+3°和0°初始攻角下,原始断面和翼板断面静风失稳先于颤振失稳发生。风障断面的静风稳定性能最好,原始断面次之,翼板断面最差。为了揭示增设上述气动措施对结构静风稳定性能变异的影响及内在机理,提取与结构位移同步的拉索索力进行分析,结合失稳过程结构刚度与结构响应之间的同步演变特性,分析研究表明:整个失稳过程中,风障...

以一典型的由驱动轮、从动轮、张紧器和多楔带组成的三轮-带传动系统为研究对象,建立了三轮-带传动系统轮-带耦合振动计算的数学模型。模型中,带简化为纵向运动伯努利-欧拉梁,各轮和张紧器简化为刚性旋转元件。应用边界值问题(BVP)求解技术计算了带横向位移的稳态解;带的横向振动位移为时间与空间的函数,为求解方便,应用迦辽金法将其离散为时间函数和空间函数之积,计算了各带的横向振动。实验测试了一三轮-带传动系统中带的横向振动和轮的旋转振动。论文对计算结果与实测结果进行了对比,结果表明,计算值与实测值吻合较好,从而验证了模型和论文计算方法。文中计算带横向振动的方法,对计算发动机前段附件驱动系统等复杂的多楔带传动系统动态特性具有参考价值。

针对轴向流动型磁流变液减振器有效阻尼通道短和磁场利用率不高的问题,提出一种多级径向流动型磁流变液减振器;建立了磁流变液径向流动控制方程,并对其进行了合理简化,采用双粘本构模型导出磁流变液径向流动速度的表达式;利用定积分法分析了磁流变液惯性效应对径向压力梯度影响;得出了基于准稳态与非稳态流动的磁流变液减振器阻尼力计算方法。为了验证理论分析的合理性,按照轨道车辆抗蛇行减振器的技术要求,设计制作了多级径向流动型磁流变液减振器,利用J95-I型油压减振器实验台对其进行了阻尼特性实验,比较了不同激励电流下的磁流变液减振器阻尼力的实验值与理论值。

斜齿轮的啮合刚度与轮齿误差的求解是三维空间问题,其修形后的啮合刚度计算方法不同于直齿轮,而传统解析方法在计算斜齿轮啮合刚度时没有考虑斜齿轮啮合线和啮合位置的三维空间位置,无法准确得到修形后的斜齿轮系统啮合刚度激励与误差激励。建立综合考虑齿廓修形和齿向修形的刚度与误差非线性耦合激励模型,研究不同齿廓修形参数与齿向修形参数对斜齿轮啮合刚度以及系统动力学特性的影响规律;以系统振动加速度幅值最小为优化目标,确定斜齿轮系统的最佳修形值,利用数值方法得到斜齿轮系统的振动加速度幅频响应曲线,研究结果发现选取的最佳修形参数可有效降低斜齿轮齿数交替区啮合刚度的波动,大幅度降低共振点附近的振动加速度幅值;最后通过建立的齿轮传动系统实验平台进行系统动力学特性实验研究,验证了理论模型及分析结果的...

针对滚动轴承故障诊断时频特征自适应提取与智能诊断问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)和离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)的滚动轴承故障诊断方法。首先应用离散小波变换将信号时频特征充分展现,构造出时频矩阵;然后再利用卷积神经网络的多层特征提取网络对输入信号进行分级表达,将时频矩阵低层信号特征逐层变换形成抽象的深层特征,以获取原信号时频信息的分布式特征表达。最后在特征输出层后端添加softmax多分类器,利用反向传播(Backpropagation,BP)逐层微调结构参数,建立特征空间到故障空间的映射以生成合适的分类器,从而实现滚动轴承故障诊断。通过对不同故障类型、不同损伤程度以及不同工况下的滚动轴承进行故障诊断实验,结果证明了所提方法的可行性与有效性,并具有较好的泛化能力和稳健性。

为揭示复合行星轮系固有特性及裂纹对其振动响应的影响,以工程机械复合两级行星轮系为研究对象,采用集中参数法建立平移-扭转耦合动力学模型,并计入阻尼、支撑、时变啮合刚度、啮合相位等影响因素。根据各构件间相对位移分析,推导系统运动微分方程。将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁结构,根据能量法,分别计算啮合齿轮副赫兹刚度,弯曲刚度,剪切刚度和轴向压缩刚度。推导裂纹轮齿时变啮合刚度计算公式,分析裂纹扩展对时变啮合刚度的影响。进一步对各啮合副的相对啮合相位关系进行推导。采用数值分析方法,求解系统运动微分方程,得到正常及裂纹情况下的系统固有特性,研究时变啮合刚度及裂纹对系统固有频率的影响。综合运用时间历程、阶次谱、相轨迹及Poincaré映射图,分析裂纹扩展对系统非线性振动响应的影响。

结构元素是数学形态学滤波器的重要组成部分,直接影响滤波的精度。针对目前广泛使用的直线和三角结构元素的缺陷,提出一种基于汉明窗的结构元素,对形态滤波方法进行提升,用于高速列车万向轴不平衡故障检测。首先从结构元素的基本构成形式以及频率响应的角度,在理论上对直线和三角结构元素存在的不足进行了分析。再通过对多种常用的窗函数进行比较,论证汉明窗的优势所在,据此构建汉明结构元素,并将其应用于形态滤波中。在万向轴不平衡试验台进行了试验,结果表明基于汉明结构元素的形态滤波方法能有效地识别出万向轴不平衡引起的基频和倍频故障特征,与传统的三角结构元素相比,此方法更能彰显故障特征.

针对在奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)中,随机噪声对各阶的贡献几乎相等,导致单一SVD降噪效果不理想的问题,提出了基于SVD和频带熵(Frequency Band Entropy,FBE)相结合的轴承故障特征提取方法。针对基于FBE的带通滤波器的阶数和带宽需经验确定的问题,提出了基于信息熵最小值原则的参数优化方法。首先,对原始振动信号在相空间重构Hankel矩阵并利用SVD进行降噪处理,采用奇异值相对变化率来确定模型的阶次;然后,对降噪后的信号进行基于FBE的带通滤波,并采用基于信息熵最小值原则的优化方法确定带通滤波器的阶数和带宽。最后,对滤波信号进行包络谱分析,提取轴承故障特征频率,并用峭度指标证明了带通滤波器的有效性。通过数值仿真和实际轴承故障数据分析,证明了该方法提取轴承故障特征频率的有效性。

针对数据驱动时频分析方法(Data-Driven Time-Frequency Analysis,DDTFA)的初始相位函数估计直接影响算法的收敛性及分解精度的问题,将多尺度线调频基稀疏分解方法(Multi-Scale Chirplet Sparse Decomposition,MSCSD)引人DDTFA的初始相位函数估计中,提出了MSCSD-DDTFA方法,并应用于变转速齿轮故障诊断中。MSCSD方法采用分段线性拟合的思想,可从低信噪比信号中精确地估计出信号的瞬时频率,进而求取相位函数;DDTFA方法则可根据MSCSD估计的相位函数不失真地分离出时变非平稳信号分量;最后,可根据MSCSD估计出的瞬时频率对信号分量进行阶次包络分析,获取阶次包络谱以诊断变转速齿轮故障。算法仿真和应用实例表明该方法可准确分离出信号中的时变非平稳信号分量,并提取变转速齿轮故障特征。

轴向柱塞泵振动产生后,会按照某种规律沿着一定路径向外传递。以斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,分析其机械振动产生机理及传递规律,建立振动传递路径模型;以泵后壳体作为振动传递的最终受体,建立了泵机械振动向后壳体传递的路径模型;通过数值模拟和实验确定模型参数,利用MATLAB对数学模型进行求解,得到了机械振动向后壳体传递的规律;基于路径传递率的概念,对振动传递路径系统进行了路径贡献度分析,并辨识出主要传递路径;搭建了轴向柱塞泵振动测试实验台,进行了实验研究。结果表明：所建立的轴向柱塞泵振动传递路径模型和求解方法较为准确,分析误差小于5%。该研究方法为轴向柱塞泵振动传递、能量耗散规律研究,以及参数灵敏度分析奠定理论基础。