建立含齿侧间隙、时变啮合刚度、制造误差和安装误差的2K-H行星轮系及复合行星轮系非线性动力学模型后,采取模块化和参数化设计思想,基于C#语言,运用MATLAB动态链接库技术,开发了一套行星轮系动力学特性仿真系统。系统具有良好的人机交互性和可扩展性,集成了2K-H行星轮系及复合行星轮系动力学建模、求解和后处理分析等功能。可通过时间历程曲线、相轨线、Poincare截面等分析方法研究各种不同工况下行星轮系的非线性动态特性;通过各类构件参数对均载特性的影响分析寻求最佳均载性能参数配置。仿真过程操作简便,降低了求解难度,极大地提升了轮系动力学特性分析效率,能够快速准确地为优化行星齿轮传动系统动态特性和均载特性提供理论参考。

针对滚动轴承故障诊断存在的故障程度难以区分、早期故障不易发现、故障诊断精度低等问题,这里提出了一种基于小波包变换(Wavelet Packet Transform,WPT)、主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的滚动轴承故障程度诊断方法。该方法首先对原始信号进行小波包分解,然后对分解后的信号进行重构,计算重构信号能量作为特征值;随后,运用主成分分析对特征向量进行降维,将降维后的特征输入支持向量机,完成故障模型的训练与测试。这里主要分析了累计贡献率、小波包分解层数、母小波类型对故障诊断成功率的影响。实验结果表明此方法可以有效地识别不同故障位置的故障程度。

建立了含摩擦的风电齿轮传动系统的纯扭转非线性动力学模型,引入时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,考虑了齿侧间隙与摩擦转矩等非线性因素的影响,进行量纲一化处理后得到了系统的动力学方程组;采用Runge-Kutta法对其进行求解,得出风电齿轮传动系统的非线性动态响应;计算了摩擦因数分别为0和0.07时系统随啮合频率变化的分岔图,并通过庞加莱截面、功率谱和关联维数等定性和定量工具对系统的非线性动力学特性进行了研究。结果表明,摩擦激励会使系统的周期响应中含有较多的次谐成分,诱发更多频率成分;摩擦激励会使得低频区域混沌区间减少,较快进入周期或拟周期运动状态;高频区域周期区间减少,拟周期区间、混沌区间加长,系统运动更为复杂。研究可为风电齿轮传动系统的故障机制研究、结构设计和更优工况的选择提供理论指导。

随机风载引起的外部激励会极大地影响风电传动系统的疲劳寿命。利用考虑尾流效应的四分量模型模拟风电场随机风速,结合有限元法分析得到风电行星轮系的疲劳寿命。在此基础上,基于子模型法研究了太阳轮单齿和双齿根裂纹深度、长度和延伸角对风电行星轮系疲劳强度的影响。最终发现裂纹尺寸参数对风电行星轮系疲劳寿命的影响程度为裂纹深度>裂纹长度>裂纹延伸角。双齿根裂纹对疲劳寿命的影响远大于单齿根裂纹的影响,且双齿根裂纹状态下先啮入齿的疲劳寿命远小于单齿根裂纹状态,后啮入齿疲劳寿命略大于单齿根裂纹状态。相关研究为优化风机服役性能提供了理论依据。

裂纹故障会导致齿轮时变啮合刚度发生变化,进而引起系统振动响应改变。以风机增速箱为研究对象,考虑基圆和齿根圆不重合,采用改进能量法分别计算了各级齿轮副的时变啮合刚度,并计算、分析了太阳轮裂纹故障对啮合刚度的影响。风机增速箱运行于自然风载荷环境中,受时变转速和转矩激励,综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、啮合误差等因素,利用集中参数法建立风机增速箱的平移?扭转?轴向耦合模型,采用龙格库塔法得到系统的动力学响应,并对响应进行阶次分析,得到了太阳轮裂纹故障对风机增速箱振动响应的影响规律,研究风机增速箱太阳轮裂纹故障失效机理,为风机增速箱在线监测和故障诊断提供了理论依据。

针对YJ900运架一体机行走液压系统容易发生的内泄漏故障问题,运用AMESim软件建立其液压仿真模型。模型中引入泵泄漏、马达泄漏以及泵和马达同时存在泄漏3种典型故障模式,并采集液压马达进出口数据作为样本。将数据样本分为训练样本和测试样本,将训练样本输入MATLAB搭建BP神经网络故障诊断模型,并用测试样本完成故障模型的测试。主要研究神经元个数以及训练样本数对故障诊断成功率的影响。利用粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络进行初始权重和偏置的优化,从而显著提高了少训练样本下的故障诊断成功率。

为探讨2K-H行星齿轮传动系统的均载性能,建立了考虑时变啮合刚度、综合啮合误差等非线性因素的平移-扭转耦合动力学模型,推导了系统的无量纲化18自由度的微分方程组。通过求解微分方程组,分析中心构件的支承刚度以及间隙浮动对行星轮系均载性能的影响。结果表明,在一定范围内,随着中心构件支撑刚度的减小与轴孔间隙的增大,构件的浮动量增大,系统的均载系数减小。

针对高速大功率三级阀控液压缸操动机构在冲击载荷下压力波动剧烈、制动末速度较大、相应实验成本高、部分实验参数难以获取等问题,结合主阀的实际复杂结构,采用综合建模与实验验证的方法建立三级阀和液压缸非线性动力学模型;分析阀控液压缸系统的位移、速度和冲击压力特性;研究柱塞参数（长度、直径、初始间隙）、柱塞形状与冲击压力峰值、制动末速度之间的关系,并确定合理取值区间与合适的柱塞形状.结果表明：液压缸柱塞结构和设计参数是导致阀控液压缸操动系统冲击压力峰值过高、制动末速度较大的主要原因;圆锥型柱塞对降低液压缸压力波动及制动末速度的效果显著.

针对《液压传动》课程教学中存在的问题,介绍了AMESim软件的基本情况和特点,指出在教学过程中利用AMESim构建液压系统和元件,分析液压系统性能和故障,可以提高教学效果,增强学生对知识的理解,提高学生解决实际问题的能力。

针对用于1 100 k V特高压断路器中的高速大流量液压缸分闸缓冲制动效果不良这一问题提出采用系统综合建模的方法在建立缓冲流量连续方程和运动微分方程的基础上综合考虑油液密度、动力黏度和体积弹性模量随系统状态的变化并提出运用CFD(computational fluid dynamics)流场分析法判断缓冲不同阶段的过渡点同时结合试验测试数据对活塞运动的位移、速度、缓冲压力等动态特性进行对比分析。发现理论计算结果与试验数据差异较大;经过修正的阀控液压缸模型得到的结果与试验基本一致缓冲压力变化剧烈其峰值压力高达107.0 MPa缓冲末速度高达1.75 m/s会对缓冲套和缸体造成严重的冲击。为有效提升缓冲效果推导出理想缓冲过程的压力和速度变化规律给出4种不同柱塞结构的间隙变化模型并在考虑油液黏性阻尼和可压缩性的条件下运用阀控缸系统的综合计