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西安交通大学学报 2022年第12期56卷 68-77页

作者：康涛段蓉凯杨磊薛久涛廖与禾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 西安交通大学陕西省机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049

针对卷积神经网络学习关键故障特征的能力不足从而影响轴承故障诊断准确率的问题,提出一种融合多注意力机制的卷积神经网络自适应抗噪模型(MACNN)。利用通道和时间的复合注意力机制优化学习机制,从不同角度抑制噪声及无关信号分量等干... 详细信息

针对卷积神经网络学习关键故障特征的能力不足从而影响轴承故障诊断准确率的问题,提出一种融合多注意力机制的卷积神经网络自适应抗噪模型(MACNN)。利用通道和时间的复合注意力机制优化学习机制,从不同角度抑制噪声及无关信号分量等干扰信息的影响,并自适应地增强故障特征的响应;引入残差连接,防止网络性能退化。采用多尺度特征提取方法,通过通道注意力机制自适应融合不同尺度下提取的特征。使用分类器进行滚动轴承故障诊断。实验结果表明:与没有实施注意力机制的模型相比,轴承故障诊断准确率平均提升了22.12%;所提方法在各噪声背景下的故障识别准确率均在98.5%以上,验证了其自适应抗噪能力;在跨载荷实验中,模型故障诊断准确率保持在88%以上,相比其他方法,MACNN的抗噪性能和稳定性更优。

关键词：轴承故障诊断自适应抗噪卷积神经网络注意力机制

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人体运动俘能背包的输出功率建模与多参数耦合因素研究

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振动工程学报 2021年第2期34卷 219-226页

作者：侯泽昊曹军义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陕西西安710049

人‑机电耦合俘能背包的输出功率的影响因素复杂,缺乏合理的建模设计方法,因此本文基于机械振动和电路理论建立了人体运动俘能背包的功率输出模型。采用理论模型数值仿真分析了人体负重质量、增速比和行走运动对俘能功率的影响。设计了... 详细信息

人‑机电耦合俘能背包的输出功率的影响因素复杂,缺乏合理的建模设计方法,因此本文基于机械振动和电路理论建立了人体运动俘能背包的功率输出模型。采用理论模型数值仿真分析了人体负重质量、增速比和行走运动对俘能功率的影响。设计了一种电磁式俘能背包,并搭建了多参数测试系统,实验研究了不同负重质量、运动速度、增速比及其耦合情况下对俘能功率的影响。多参数耦合与阻抗匹配实验结果表明:俘能功率随着负重质量和行走速度的增大而增大,而且在人‑机电耦合情况下存在最优增速器增速比和最优外接阻抗使背包输出功率最大。理论和实验结果表明设计的功率输出模型可以为人‑机电耦合俘能背包参数设计提供较好的理论指导。

关键词：俘能背包机械振动输出功率建模多参数耦合因素

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基于Transformer的智能轴承声-振融合故障诊断

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轴承 2023年第2期 67-73页

作者：林昙涛牛青波马天旭王强朱永生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710049 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039

针对单一信源(振动或声音)轴承故障诊断方法所蕴含信息不全面的问题,开展了具有多源传感器集成的智能轴承的声-振融合故障诊断研究,引入Transformer架构作为声-振融合诊断模型的基本模式以加强信号的时序特征提取能力,利用交叉自注意力... 详细信息

针对单一信源(振动或声音)轴承故障诊断方法所蕴含信息不全面的问题,开展了具有多源传感器集成的智能轴承的声-振融合故障诊断研究,引入Transformer架构作为声-振融合诊断模型的基本模式以加强信号的时序特征提取能力,利用交叉自注意力机制使声音信号与振动信号在特征提取过程中交互与融合,从而实现端到端的智能轴承故障诊断。搭建智能轴承试验台采集声音与振动数据进行验证的结果表明,基于Transformer的智能轴承声-振融合故障诊断方法相对于单独使用声音、振动的方法以及基线Transformer方法,诊断性能均有提升。

关键词：滚动轴承智能轴承故障诊断声发射信号振动 Transformer

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机器人路径规划中快速扩展随机树算法的改进研究

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西安交通大学学报 2022年第7期56卷 1-8页

作者：王硕段蓉凯廖与禾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 西安交通大学陕西省机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049

针对基本快速扩展随机树(RRT)算法在路径规划中具有树的扩展随机性大、冗余节点多、容易在目标点周围发生振荡、规划的路径较长等问题,提出了一种改进的RRT算法。该算法首先采用目标偏向策略,通过引入动态权重系数使树尽可能地在向目标... 详细信息

针对基本快速扩展随机树(RRT)算法在路径规划中具有树的扩展随机性大、冗余节点多、容易在目标点周围发生振荡、规划的路径较长等问题,提出了一种改进的RRT算法。该算法首先采用目标偏向策略,通过引入动态权重系数使树尽可能地在向目标点进行扩展的同时又能够即时地避开障碍物;利用自适应扩展步长减少树在目标点附近的振荡;最后,对路径进行剪枝处理,并用三次B样条曲线对剪枝后的路径进行平滑处理。仿真分析的结果表明,与基本RRT算法相比,改进的RRT算法有效减少了冗余节点数,规划的路径更短,减少了19.56%,同时规划时间大大降低,减少了54.08%,有效地提高了路径规划的效率。

关键词： RRT算法动态权重系数自适应扩展步长剪枝平滑处理

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考虑瓦块子结构的可倾瓦轴承广义完整动特性系数研究

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轴承 2024年第3期 9-20页

作者：闫岗刘洋洋齐洪柱佟晓敏袁小阳中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621907 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

针对因忽略瓦块子结构动力学特性而导致常规8系数无法分析瓦块摆振特性及其稳定性的问题,提出考虑瓦块子结构的可倾瓦轴承广义完整动特性系数表征方法。以瓦间承载的四瓦可倾瓦轴承为研究对象,采用差分概念法计算了其广义完整动特性系数... 详细信息

针对因忽略瓦块子结构动力学特性而导致常规8系数无法分析瓦块摆振特性及其稳定性的问题,提出考虑瓦块子结构的可倾瓦轴承广义完整动特性系数表征方法。以瓦间承载的四瓦可倾瓦轴承为研究对象,采用差分概念法计算了其广义完整动特性系数,利用线性和非线性方法计算得到的小扰动响应对比验证了计算模型的正确性,研究了轴承结构参数和运行工况对可倾瓦轴承动特性系数的影响规律。研究结果表明:承载瓦的稳定性高于非承载瓦;重载工况下非承载瓦易发生失稳故障;转速过高会降低转子轴承系统的减振能力;存在一个最佳支点系数可以使各瓦块的角刚度最大;增大长径比、预载荷系数和瓦包角,减小轴承间隙比可以提高轴承的刚度系数、阻尼系数以及各瓦块的角刚度系数、角阻尼系数,轴承间隙对动特性系数的影响最显著。

关键词：滑动轴承可倾瓦轴承动稳定性承载能力刚度系数阻尼系数

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基于多物理量集成的智能轴承监测系统

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轴承 2024年第4期 55-63页

作者：张志鑫牛青波杨明奇高大为朱永生西安交通大学西安710049 现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039 河南省高性能轴承技术重点实验室河南洛阳471039

针对国内现有智能轴承技术监测信息单一,智能化程度低的问题,以发展可工业应用的智能轴承为目标,研究了多物理量集成的智能轴承监测技术。通过充分考虑轴承工作及状态特点,设计了振动、温度、转速、声音等多物理量信息高度集成监测的智... 详细信息

针对国内现有智能轴承技术监测信息单一,智能化程度低的问题,以发展可工业应用的智能轴承为目标,研究了多物理量集成的智能轴承监测技术。通过充分考虑轴承工作及状态特点,设计了振动、温度、转速、声音等多物理量信息高度集成监测的智能轴承单元;根据智能轴承监测系统的功能,将其划分为供电模块、数据采集模块、最小系统、存储发送模块并进行相关模块的设计;设计开发上位机软件对监测系统采集的信号进行分析,实现对多套智能轴承监测信息的集中管理和处理;最后通过试验验证了所开发的智能轴承监测系统监测多物理量信息的有效性。

关键词：滚动轴承智能化系统监测系统信息融合故障诊断

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螺栓连接微观摩擦到宏观动力学研究综述

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中国机械工程 2021年第11期32卷 1261-1273页

作者：曹军义刘清华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

螺栓连接作为一种典型的机械装配结合方式,在航空航天、武器装备、能源化工和交通运输等关键机械装备设计和运行中扮演着至关重要的角色,但螺栓连接也引入了刚度和阻尼非线性因素,给装备的动力学性能预测和服役可靠性带来了新的挑战,这... 详细信息

螺栓连接作为一种典型的机械装配结合方式,在航空航天、武器装备、能源化工和交通运输等关键机械装备设计和运行中扮演着至关重要的角色,但螺栓连接也引入了刚度和阻尼非线性因素,给装备的动力学性能预测和服役可靠性带来了新的挑战,这些促使螺栓连接研究涉及界面微观摩擦到宏观结构动力学多个学科。总结分析了螺栓连接界面微观摩擦到宏观动力学研究领域螺栓接头摩擦本构模型的分形表征、统计求和模型和Iwan模型的建模方法,归纳了目前国际上螺栓连接的几种实验测试基准系统,概述了螺栓连接宏观动力学问题中涉及的非线性建模、参数辨识、数值仿真技术和结构健康监测等多方面的最新技术进展,展望了未来螺栓连接动力学需要重点开展研究的方向。

关键词：螺栓连接微观摩擦宏观动力学本构模型实验测试基准

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液体火箭发动机U形环密封界面优化设计

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润滑与密封 2024年第5期49卷 15-22页

作者：黄伟旋岳婷林起崟党琰周意葱闫嘉霖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陕西西安710049 西安航天发动机有限公司陕西西安710100

U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。... 详细信息

U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。结果表明:相对于常温(20℃)预紧工况,低温(-183℃)工作工况下U形环密封面的有效接触宽度和接触应力更大,但仍存在密封面接触不充分的问题。采用密封界面形貌的优化设计方法对U形环密封界面进行优化设计,优化后U形环密封面从平坦形貌变为非平坦的非线性形貌,低温工作工况下U形环密封面的有效接触宽度增加了138%,接触应力分布均匀程度提升了99%,密封面的有效接触宽度大幅增加,接触应力分布的均匀性大幅改善,整体结构的密封性能显著提升。

关键词： U形密封环密封性能优化设计接触宽度接触应力

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碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展

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人工晶体学报 2024年第4期53卷 585-599页

作者：孙兴汉李纪虎张伟曾群锋张俊锋中电建(西安)港航船舶科技有限公司西安710100 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 上海船舶设备研究所上海200031

化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶... 详细信息

化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要。本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望。

关键词：碳化硅化学机械抛光材料去除抛光压力抛光液抛光垫

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分接开关快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析

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西安交通大学学报 2023年第10期57卷 121-131页

作者：段金燕赵强强汪可李戈琦张进华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 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为提高考虑运动失效参数影响的快速机构的运动精度,提出了一种基于首次穿越法的快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析方法。首先,分析了快速机构运动的失效因素,明确了零部件加工与装配等随机误差对机构运动精度的影响;接着,根据储能过... 详细信息

为提高考虑运动失效参数影响的快速机构的运动精度,提出了一种基于首次穿越法的快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析方法。首先,分析了快速机构运动的失效因素,明确了零部件加工与装配等随机误差对机构运动精度的影响;接着,根据储能过程的平面机构运动方程,利用矢量环法构建了快速机构的运动误差极限状态函数,建立了时变运动可靠性分析模型;然后,联合一阶线性估计、高维高斯条件分布以及一阶高斯截断矩特性,推导了一种新的时变运动可靠性首次穿越率解析公式;最后,结合数值积分求解方法,得到了快速机构时变运动的失效概率序列与灵敏度。仿真结果表明:在保障快速机构运动精度的过程中,应重点关注机构中的拨钉定位误差及偏心凸轮尺寸公差;所提方法得到的时变运动失效概率与蒙特卡罗法的计算结果相接近,但其计算成本却仅为蒙特卡罗法的0.04%。

关键词：快速机构时变运动可靠性失效因素高斯截断矩穿越率

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