检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2024年第5期60卷 352-361页

作者：贾康王浩任东旭洪军西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室西安710054 西安交通大学机械工程学院西安710054

车齿加工由于其兼具滚齿的连续切削运动和插齿的端面切削模式,对于内齿结构和双联齿轮结构具有卓越的加工性能。相较于圆锥型车齿刀由于前刀面刃磨引发切削刃改变,圆柱形车齿刀可以确保刀具全生命周期内的无理论误差刃型,但是其零度后... 详细信息

车齿加工由于其兼具滚齿的连续切削运动和插齿的端面切削模式,对于内齿结构和双联齿轮结构具有卓越的加工性能。相较于圆锥型车齿刀由于前刀面刃磨引发切削刃改变,圆柱形车齿刀可以确保刀具全生命周期内的无理论误差刃型,但是其零度后角更易于造成加工过程中刀齿侧面与工件齿槽面的干涉。然而目前国际主流圆柱型车齿刀的安装模型都封装在计算机辅助制造(Computer aided manufacturing,CAM)系统中,限制了国内圆柱型车齿刀的设计开展与推广应用。因此,研究圆柱型车齿刀偏位安装模型形成无干涉设计对于打破国外技术垄断至关重要。针对通用的5轴车齿机配置,提出了一种圆柱型车齿刀的安装模型,并给出了从安装模型参数确定、切削刃求解和切削仿真、刀齿切削干涉判定的完整计算流程,进而形成圆柱型车齿刀的无干涉设计方法,最终通过针对内齿圈的设计和加工仿真验证了该方法的有效性。

关键词：车齿圆柱刀干涉检测偏位安装切削刃计算切削仿真

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面向装配结构的拓扑优化参数影响分析

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机械工程学报 2024年第15期60卷 291-303页

作者：林起崟贾一鸣周意葱王晨洪军西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

随着当前精密与超精密加工技术水平的提升,单个机械零部件的加工质量已经能够满足精度要求,但是现有的装配结构的质量却难以保障。为了提高面向装配结构连接性能拓扑优化方法的鲁棒性,同时给加工制造提供多种拓扑优化布局,以弹性装配结... 详细信息

随着当前精密与超精密加工技术水平的提升,单个机械零部件的加工质量已经能够满足精度要求,但是现有的装配结构的质量却难以保障。为了提高面向装配结构连接性能拓扑优化方法的鲁棒性,同时给加工制造提供多种拓扑优化布局,以弹性装配结构为优化对象,对装配接触结构拓扑优化过程中优化参数对优化过程的影响进行分析。基于不同过滤半径对优化结果的影响规律,引入“各向异性过滤”方法,消除了装配体拓扑优化过程中出现的“界面效应”。另外为提高所优化结构的可加工制造性,引入两种最小长度控制方法,对两者的优化效果进行对比分析讨论,最终保证拓扑优化设计结果的可加工制造性。最后分析了光滑Heavside函数中锐度因子与阈值参数对优化结果的影响机制。

关键词：装配接触压力拓扑优化装配界面设计优化参数分析加工制造性

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联合载荷作用下精密角接触球轴承动态特性演变规律

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航空动力学报 2022年第6期37卷 1134-1149页

作者：王明凯闫柯马帅军洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

基于滚动体与套圈之间相互作用与相对位置关系,考虑离心力、陀螺力矩等非线性因素影响,建立了精密角接触球轴承五自由度拟静力学分析模型,并基于逐步搜索法原理对轴承刚度计算模型进行优化,揭示了复杂联合载荷作用下精密角接触球轴承动... 详细信息

基于滚动体与套圈之间相互作用与相对位置关系,考虑离心力、陀螺力矩等非线性因素影响,建立了精密角接触球轴承五自由度拟静力学分析模型,并基于逐步搜索法原理对轴承刚度计算模型进行优化,揭示了复杂联合载荷作用下精密角接触球轴承动态特性的演变规律。研究表明:轴向载荷在一定程度上减小轴承内外圈接触角差值,削弱由于转速增大引起的刚度软化现象;力矩载荷与径向载荷单独作用时,均导致轴承接触角、接触力波动幅度增大,沿载荷作用方向轴承刚度增大,垂直于载荷作用方向刚度减小;联合载荷作用下,力矩载荷能够抑制径向载荷引起的轴承内部载荷波动,提高轴承承载能力与使用寿命。

关键词：角接触球轴承五自由度模型动态特性联合载荷轴承刚度

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跨设备的机械故障靶向迁移诊断方法

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机械工程学报 2022年第12期58卷 1-9页

作者：雷亚国杨彬李乃鹏李响武通海西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安 710049

机械故障迁移诊断运用已学习到的设备(源域)诊断知识解决相关设备(目标域)的诊断问题,可望克服大数据下标签数据稀缺、故障信息不全的智能诊断难题.为有效地跨域迁移故障诊断知识,使智能诊断模型能够在不同设备间迁移应用,现有研究要求... 详细信息

机械故障迁移诊断运用已学习到的设备(源域)诊断知识解决相关设备(目标域)的诊断问题,可望克服大数据下标签数据稀缺、故障信息不全的智能诊断难题.为有效地跨域迁移故障诊断知识,使智能诊断模型能够在不同设备间迁移应用,现有研究要求目标域的数据标签空间相对源域的偏移较小,且两者相互对称,这在跨设备迁移诊断中难以满足,降低了智能诊断模型的迁移诊断精度.受"靶向治疗"基本原理启发,提出机械故障靶向迁移诊断方法.首先建立领域共享的深度卷积网络,将源域与目标域的数据映射到深层特征空间;然后设置目标域中极少量的标签数据为制导锚点,并根据制导锚点与源域数据的标签对应关系确定深层特征空间中的靶向区域;最后规划目标域数据向靶向区域移动的制导轨迹,进而基于最优传输理论适配深层特征的局部分布.通过不同设备之间的轴承故障迁移诊断试验对提出方法进行验证,结果表明:提出方法能够定向适配深层特征的局部分布,提高了智能诊断模型在不同设备间的轴承故障迁移诊断精度.

关键词：机械设备靶向迁移故障智能诊断深度迁移学习

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装配体结构与装配界面材料刚度协同优化方法

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机械工程学报 2024年第11期60卷 53-61页

作者：周意葱林起崟王晨邵衡洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

接触问题的高度非线性使得同时实现装配结构高材料利用率与接触界面均匀应力分布并非易事,现有考虑接触界面应力分布的结构拓扑优化大多需要较复杂的处理过程及较大的计算资源。针对该问题,提出装配体结构与材料刚度协同优化思路;采用... 详细信息

接触问题的高度非线性使得同时实现装配结构高材料利用率与接触界面均匀应力分布并非易事,现有考虑接触界面应力分布的结构拓扑优化大多需要较复杂的处理过程及较大的计算资源。针对该问题,提出装配体结构与材料刚度协同优化思路;采用先结构拓扑优化后材料刚度优化的顺序优化策略,先通过结构拓扑优化实现装配结构的高材料利用率,再以结构拓扑优化后的输出作为材料刚度优化的输入,通过材料刚度优化实现接触界面的均匀应力分布;该思路具有可直接采用成熟拓扑优化方法而无须进行复杂处理以考虑接触非线性的特点。进一步建立接触问题中的结构拓扑与材料刚度协同优化模型,提出基于Von Mises应力的结构拓扑与材料刚度协同优化方法,优化过程中无须进行敏度分析。最后以典型弹性-刚性装配结构与弹性-弹性装配结构为设计对象,进行结构拓扑与材料刚度协同优化应用验证。

关键词：结构拓扑优化材料刚度优化协同优化接触应力

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局域共振弹性超材料梁禁带宽度的拓宽方法

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西安交通大学学报 2024年第10期58卷 63-71页

作者：王岗万少可洪军李乐乐刘硕李小虎西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对传统局域共振弹性超材料存在禁带宽度窄的问题,引入非均匀分布振子设计方法,在不改变振子总质量的前提下实现了禁带拓宽。首先,采用谱元法(SEM)建立通用弹性超材料梁模型,对单、双层均匀振子超材料梁结构的振动传递特性进行分析;然... 详细信息

针对传统局域共振弹性超材料存在禁带宽度窄的问题,引入非均匀分布振子设计方法,在不改变振子总质量的前提下实现了禁带拓宽。首先,采用谱元法(SEM)建立通用弹性超材料梁模型,对单、双层均匀振子超材料梁结构的振动传递特性进行分析;然后,保持振子总质量相等,提出单、双层非均匀振子超材料梁的设计策略;最后,搭建实验装置对所提结构的振动抑制性能进行测试。研究结果表明:振子间的特征频率差异越大,最终形成的禁带宽度越宽,但禁带范围内的频响曲线会大幅波动,此时可通过加入适当阻尼进行抑制,使禁带曲线变得平稳;对于双振子超材料梁,振子的质量比和阻尼均会对结构的禁带特性产生影响,在振子与梁质量相同的条件下,单层非均匀及均匀振子超材料梁可分别形成带宽为440、68 Hz的禁带,双层非均匀及均匀振子超材料梁可分别形成带宽为395、40 Hz的禁带。研究表明所提超材料结构能够有效实现振动抑制,可为周期结构的振动问题提供一种新的调控方法。

关键词：弹性超材料局域共振谱元法振动抑制非均匀振子

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面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

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西安交通大学学报 2022年第2期56卷 74-81页

作者：王超闫柯葛临风朱永生洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立... 详细信息

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型,探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为,在此基础上,开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律,针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明:当转速、供油位置等运行工况条件变化时,均存在工况适应性最优的沟槽宽度,且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加;弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力,且转速越高,大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。

关键词：高速轴承沟槽结构润滑增效工况适应性

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晶须泊松比计算及晶须增强陶瓷复合材料硬度预报

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复合材料学报 2022年第12期39卷 5996-6003页

作者：陈飞闫柯洪军朱永生西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

晶须在强化陶瓷材料强度和韧性的同时能显著提高材料硬度,在解决陶瓷硬度不足上具有突出优势。针对目前实验法研究晶须增强陶瓷材料中存在组分设计盲目性大、试样制备耗时费力等问题,以β-Si_(3)N_(4)晶须(β-Si_(3)N_(4)w)增强Si_(3)N_... 详细信息

晶须在强化陶瓷材料强度和韧性的同时能显著提高材料硬度,在解决陶瓷硬度不足上具有突出优势。针对目前实验法研究晶须增强陶瓷材料中存在组分设计盲目性大、试样制备耗时费力等问题,以β-Si_(3)N_(4)晶须(β-Si_(3)N_(4)w)增强Si_(3)N_(4)陶瓷为对象,提出了一种计算晶须泊松比的双向随机建模方法,并基于密度泛函理论(DFT)框架下平面超软赝势法和广义梯度近似(GGA)中的Perdew-Wang 91(PW91)函数,对β-Si_(3)N_(4)超晶胞泊松比进行了计算。以此为基础,提出了运用德劳内(Delaunay)三角剖分法和伪随机函数法建立β-Si_(3)N_(4)w增强Si_(3)N_(4)陶瓷微观结构模型的方法,对模型硬度进行了预报并对β-Si_(3)N_(4)w增硬机制进行了探讨。结果表明,βSi_(3)N_(4)w泊松比约为0.27。β-Si_(3)N_(4)w增强Si_(3)N_(4)陶瓷硬度预报值与相关实验测试值存在较好一致性,这表明了晶须泊松比计算模型和晶须强韧陶瓷微观结构建模法的有效性。在β-Si_(3)N_(4)w含量为3wt%时,硬度达到最大值22.80 GPa。应力分析表明β-Si_(3)N_(4)w各向分布性分散了应力集中作用区并依靠β-Si_(3)N_(4)w高强度特性承载了大量应力的作用,这是硬度提高的主要原因。

关键词：晶须陶瓷泊松比第一性原理硬度

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人工关节材料表面仿生树状分叉网络的润滑研究

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西安交通大学学报 2022年第2期56卷 66-73页

作者：任荣杰董光能西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性,研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同,分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树... 详细信息

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性,研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同,分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树状网络织构分别制备成织构率为10%、15%、20%的3种试样。通过试验,评价了树状网络的液体铺展流动性和摩擦学性能,结果发现:3种织构表面均可以降低瞬时接触角和实现液体完全铺展,并具有较好的减摩性能;Y型网络织构具有最好的液体铺展流动性能,2μL的液体在10%织构率时瞬时接触角为23.37°,仅0.95 s可以完全铺展;T型网络织构在15%织构率时摩擦系数仅为0.077,较原始表面降低了38%。研究内容对人工关节自润滑减摩设计具有重要参考意义。

关键词：人工关节树状分叉织构钛合金接触角摩擦学性能

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融合多小波分解的深度卷积神经网络轴承故障诊断方法

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 31-41页

作者：陶唐飞周文洁况佳臣徐光华西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对卷积神经网络及其与信号降噪预处理集成方法面临高噪声环境和低质量数据挑战时难以有效地提取信号有用特征的问题,提出了一种融合Geronimo-Hardin-Massopust多小波分解的深度卷积神经网络模型(GHMMD-DCNN)。该模型思想是将多小波包... 详细信息

针对卷积神经网络及其与信号降噪预处理集成方法面临高噪声环境和低质量数据挑战时难以有效地提取信号有用特征的问题,提出了一种融合Geronimo-Hardin-Massopust多小波分解的深度卷积神经网络模型(GHMMD-DCNN)。该模型思想是将多小波包分解与卷积神经网络深度融合,即设计多个一级多小波分解层以提取信号的低频分量和高频分量,再将多个一级多小波分解层与卷积层交替联接,使模型能够多尺度地提取并学习信号有用的时频域信息,信号分解和特征学习交替执行,进而实现强噪声鲁棒特征提取。在不同工况下的航空高速轴承振动数据上进行测试,结果表明:所提模型训练时能够快速达到稳定收敛,并且识别准确率均能达到99.9%以上;提出的方法在强噪声干扰下的故障辨识准确度和识别稳定性均优于对比方法,验证了其优秀的抗噪声干扰能力;在少训练样本测试中,提出的方法在单类训练样本数量为60时的平均诊断准确率高达91.19%,相比于其他方法最低提升了13.19%,验证了GHMMD-DCNN模型具有更优的低样本泛化能力。

关键词：多小波分解卷积神经网络深度学习轴承故障诊断

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