齿轮传动广泛应用于机械设备中,这使得及时、有效地诊断齿轮故障变得十分重要。针对齿轮箱振动信号的非线性和非平稳特性,传统的信号分析方法难以识别不同的齿轮失效模式,提出了一种采用有界广义高斯混合模型(Bounded Generalized Gaussian Mixture Model,BGGMM)进行无阈值递归图(Un-Thresholded Recurrence Plot,URP)特征提取的新方法,并将其应用于齿轮故障分类识别。首先基于相空间重构理论,将不同齿轮故障状态的原始时域振动信号转化为URPs。然后对欧式距离分布的直方图进行归一化,采用有界广义高斯混合模型拟合直方图,提取混合模型参数,作为不同类型齿轮故障的特征向量。利用齿轮传动实验装置采集的原始振动信号验证了该方法的有效性,结果表明该方法能有效地对不同类型的齿轮故障进行分类。

声音信号采集具有非接触测量的优点,但易受到附近声源的影响而含有较大噪声,不利于故障特征识别。为此,提出一种自适应噪声的完全集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)和改进多尺度熵的声音信号故障诊断方法。该方法中CEEMDAN改善了EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的模态混叠,针对传统多尺度熵中粗粒时间序列长度不同和数据丢失的情况,提出一种平滑粗粒化处理的改进多尺度熵。将该方法应用于行星齿轮箱故障诊断中,可以对不同状态下的声音信号进行识别分类。通过数值仿真和实验数据分析,表明了提出的方法相对于其他方法的有效性和优越性。

针对准直光束测量中对多测量光路的需求,对应用光开关进行分光的方法进行了探讨。利用LED光源、准直器、1×4光开关及CCD相机搭建了测试系统。通过采集光开关分光后得到的多路准直光斑图像,对光斑的光强分布及相关性进行了分析,此外,对光开关工作在静态、动态时光斑定位中心的稳定性进行了测试。实验结果表明,应用光开关实现的多测量光路具有良好的同源性和稳定性,是一种可行且有效的分光方法。

讨论结构设计、外加磁场、输入转速和转矩对MRF联轴器传动扭矩的影响。在Bingham模型基础上,通过理论计算,得出筒式结构扭矩传递值在工作间隙减小过程中趋于某一极限值结论,按此结论设计出传动实验装置,通过实验对筒式磁流变液连轴器的输出性能进行验证,所得实验结果与理论推导结果相吻合。

建立一个考虑碰摩力-油膜力耦合的单盘转子系统的动力学模型,推导出系统的量纲一化微分方程,运用四阶Runge-Kutta数值积分法进行数值计算,得到转子系统的分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力分布图、时间历程图和频谱图,研究系统参数与动力学特征的关联关系,辨识出了转子系统的碰摩次数。结果表明:系统在油膜涡动、转盘与定子碰摩及油膜振荡的作用下产生了复杂的动力学行为;转盘阻尼的增加,能够提高系统的稳定性,减小转盘与定子的碰摩,使系统出现最佳的运行区域。

基于某炼钢厂CSP生产线摆剪减速器轴承使用寿命短这一事实,分析得出轴承结构形式可能是使轴承失效的主要原因。采用有限元仿真技术,分析得出三种结构形式圆柱滚子轴承在剪切带钢时的接触应力以及轴承自身温度载荷作用下产生的接触应力。结果表明,该摆剪减速器轴承内圈与滚柱之间最大接触应力与其材料屈服极限相近,验证了轴承结构是使轴承产生破坏的主要原因,同时对比发现滚柱数目对接触应力有较大影响。该炼钢厂将轴承更换为具有相同安装尺寸的不同结构形式轴承后,失效事故不再发生。在轴承选型时不仅应当考虑外载荷和工作温度对轴承套圈接触应力作用,而且应考虑滚子数量不同对轴承套圈接触应力的影响。

提出了将张量奇异谱分解运用于机械故障诊断特征提取，张量奇异谱分解（TSSA）是传统奇异谱分解（SVO）的扩展。由于传统奇异谱分解在处理非平稳、非线性的信号效果不理想，故障特征不明显。因此将传统的奇异谱分解延伸到三阶张量分解中，从而将一维的时间序列转换成为三阶的张量，然后运用标准（PARAFAC）张量分解，标准（PARAFAC）张量分解是把秩为R的张量分解为R个秩-1的张量的和，分解出原始张量的因子矩阵和权重，并重构回一维信号进而对信号的时域和频域做出分析。为了证明方法的有效性，将该方法应用于轴承故障信号的特征提取中，分别运用了仿真和实测信号做了分析，结果表明该方法不仅能有效地抑制噪声，明显地提取轴承故障信号特征，而且其效果要优于传统的奇异谱分解方法，具有一定的工程实践价值。

风力机滚动轴承早期故障诊断中,压缩感知算法能够利用信号的稀疏性对信号去噪,但稀疏度的选取对去噪结果影响较大。由于信号故障成分在傅里叶域的稀疏度已知,故可通过傅里叶变换基和压缩感知子空间追踪(CS_SP)算法对风力机信号的包络特征进行不完全重构,以降低噪声和其他无关信息的影响,获取直接反映故障特征的信号成分,从而提取故障特征频率。研究结果表明,压缩感知框架下的的共振解调技术能有效获取风力机滚动轴承的故障特征信息,验证了所提方法的有效性。

在众多改善金属材料性能的热处理工艺中,淬火无疑是最常用的一种热处理工艺,但是对于大直径的套筒类零件来说,其工作表面是内表面,而内表面往往由于在淬火过程中温度不能迅速降低,导致内表面强度和硬度不高而降低其使用寿命,文中阐述了一种底喷式淬火装置,通过该装置处理的油缸缸筒的性能满足了零件的工艺要求,延长了油缸的使用寿命。

建立剪叉起升机构的运动模型和力学模型,分析清障装置的运动情况及起升过程中剪叉臂主要受力点和液压缸推力与剪叉臂起升角度的关系。为使剪式清障装置中液压缸在起升过程中最大推力尽可能减小,以液压缸的最大推力为优化目标,以液压缸底座位置、液压缸柱塞拐臂长度及柱塞拐臂与剪叉臂的夹角为设计变量,运用ADAMS进行优化。优化后最大推力减小了19..1%,验证了优化的有效性,为清障装置的设计提供了理论依据。