基于PO-VMD-BiLSTM和声音信号的传动齿轮箱点蚀故障诊断

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作者 张淋杭 吴鲁纪 +4 位作者 师陆冰 杨林杰 江鹏 齐建军 秦佳音 《机电工程》 北大核心 2025年第8期1469-1478,共10页

传动齿轮箱在运转过程中时常伴随着大量的噪声,会影响基于声音信号进行故障诊断的准确度,因此,针对齿轮箱点蚀声音信号故障特征难以提取、故障准确精度低的问题,提出了一种基于鹦鹉优化变分模态分解算法(PO-VMD)-双向长短期记忆网络(BiL... 传动齿轮箱在运转过程中时常伴随着大量的噪声,会影响基于声音信号进行故障诊断的准确度,因此,针对齿轮箱点蚀声音信号故障特征难以提取、故障准确精度低的问题,提出了一种基于鹦鹉优化变分模态分解算法(PO-VMD)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)和声音信号的传动齿轮箱点蚀故障诊断方法。首先,分析了鹦鹉优化变分模态分解算法和双向长短期记忆网络,利用声压传感器采集了齿轮箱的声音信号;然后,基于VMD的参数需要优化的问题,采用PO优化算法对关键参数进行了寻优,利用PO-VMD优化算法提取了声音信号中的时域特征,建立了声音信号的特征向量;最后,利用BiLSTM网络模型对故障特征进行了训练测试,实现了齿轮箱的故障识别目的,并利用中心距91.5 mm齿轮疲劳实验台,采集了不同程度的点蚀故障的声音信号,对基于PO-VMD-BiLSTM和声音信号的传动齿轮箱点蚀故障诊断方法的有效性进行了验证。研究结果表明:基于PO-VMD-BiLSTM的传动齿轮箱不同程度的点蚀故障的声音故障诊断识别的准确度从60.75%提升到了97.75%,识别准确度提升了约61.67%。该方法可以有效提高基于声音信号的传动齿轮箱点蚀故障诊断的准确度。 展开更多

关键词 机械传动系统 声音信号 模拟仿真信号构建 鹦鹉优化变分模态分解 双向长短期记忆网络 声音故障诊断识别

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低碳Q-P-T钢中残余奥氏体对高温拉伸性能的影响 被引量：1

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作者 田起辉 秦盛伟 +1 位作者 邸黎寅 卢金生 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1320-1330,共11页

研究不同温度下残余奥氏体对Q-P-T钢力学性能的影响,以Q-T钢为对照,在不同温度(25、100、200和300℃)下对Q-T钢和Q-P-T钢进行轴向拉伸试验。研究结果表明:Q-T钢的抗拉强度与温度成负相关,而Q-P-T钢的抗拉强度随拉伸温度升高显示出先减... 研究不同温度下残余奥氏体对Q-P-T钢力学性能的影响,以Q-T钢为对照,在不同温度(25、100、200和300℃)下对Q-T钢和Q-P-T钢进行轴向拉伸试验。研究结果表明:Q-T钢的抗拉强度与温度成负相关,而Q-P-T钢的抗拉强度随拉伸温度升高显示出先减小后增大的趋势,其原因在于,随着温度的升高,残余奥氏体热稳定性增加,在热力耦合作用下,在300℃时,Q-P-T钢中残余奥氏体在高应力下发生持续相变而非过早相变,TRIP效应更加显著,使Q-P-T钢的抗拉强度出现与Q-T钢的抗拉强度不同的变化趋势。高温下残余奥氏体的TRIP效应能加强组织间的协调变形,推迟颈缩的发生,抑制裂纹和孔洞的萌生,从而在保证Q-P-T强度的同时提高了塑性。 展开更多

关键词 Q-T钢 Q-P-T钢 TRIP效应 残余奥氏体 高温拉伸性能

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基于MPS法的城轨列车齿轮箱飞溅润滑系统优化 被引量：1

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作者 李建加 师陆冰 +4 位作者 张祥儒 陈慧潇 王相辉 吴帅杰 刘润田 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期161-170,共10页

为了实现城轨列车齿轮箱关键零部件的精准润滑,提升齿轮箱传动效率,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)法建立某齿轮箱飞溅润滑流场仿真模型;通过飞溅润滑流场分析发现该齿轮箱内集油、导油结构存在不足,并提出低... 为了实现城轨列车齿轮箱关键零部件的精准润滑,提升齿轮箱传动效率,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)法建立某齿轮箱飞溅润滑流场仿真模型;通过飞溅润滑流场分析发现该齿轮箱内集油、导油结构存在不足,并提出低速轴承集油槽顶部增设导油肋和高速轴承集油槽设置在输入轴上方的优化设计方案;研究结构优化前后齿轮箱内集油槽、齿轮啮合区油液粒子数量以及齿轮搅油损耗功率变化规律,并验证结构优化方案的可行性。研究结果表明:低速轴承集油槽处增设导油肋可显著提升集油槽的集油量;改进高速轴承集油槽位置可提高对飞溅油液的利用率,显著提升高速轴承供油量,同时保证轮齿啮合区连续供油。结构优化后齿轮搅油损耗功率降低了20%~30%,有效提升了齿轮箱传动效率。 展开更多

关键词 齿轮箱 飞溅润滑 城轨列车 集油槽 搅油损失

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临界区淬火对低碳Q—P—T钢高温拉伸性能的影响

4

作者 刘冰阳 陈生超 +2 位作者 刘治华 卢金生 秦盛伟 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2682-2692,共11页

为探究低碳钢在高温服役环境下,力学性能与铁素体、残余奥氏体和马氏体三相之间的关系,对试验钢分别进行淬火—配分—回火(quenching—partitioning—tempering,Q—P—T)与临界区淬火—配分—回火(intercritical quenching—partitionin... 为探究低碳钢在高温服役环境下,力学性能与铁素体、残余奥氏体和马氏体三相之间的关系,对试验钢分别进行淬火—配分—回火(quenching—partitioning—tempering,Q—P—T)与临界区淬火—配分—回火(intercritical quenching—partitioning—tempering,IQ—P—T)工艺处理,在不同温度(25、100、200、300℃)下进行轴向拉伸试验。研究结果表明:在室温拉伸下,相较于Q—P—T组试验钢,IQ—P—T组试验钢抗拉强度下降,伸长率上升。在100~300℃拉伸温度下,Q—P—T组试验钢抗拉强度随拉伸温度的升高呈现出先降后升的趋势,而IQ—P—T组试验钢表现出与Q—P—T组试验钢相反的趋势,其原因是在高温软化作用下,Q—P—T试验钢强度本应一直降低,但残余奥氏体热稳定性随温度升高逐渐增加,原本发生相变的残余奥氏体减少,在更高应变条件下,残余奥氏体可持续发生相变,进而产生较高程度的相变诱发塑性(transformation induced plasticity,TRIP)效应,导致抗拉强度在300℃时不降反增。IQ—P—T组奥氏体热稳定性受温度、铁素体中C、Mn扩散以及奥氏体周围相的共同影响,随着温度升高,奥氏体转变量先增后减,整体抗拉强度出现先升后降的趋势。 展开更多

关键词 淬火—配分—回火 临界区淬火—配分—回火 铁素体 残余奥氏体 高温拉伸性能

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基于平面压入方法的齿轮钢表面硬化层力学性能试验研究

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作者 刘晓坤 颜世铛 +4 位作者 张衡 师陆冰 刘忠明 裴帮 何旭 《表面技术》 北大核心 2025年第7期225-234,共10页

目的实现齿轮钢表面硬化层应力-应变关系等弹塑性力学性能压入测试。方法基于能量密度等效提出描述材料Hollomon幂律(H律)参数、压头直径、压入功、位移之间关系的平面压入模型,进而提出获取材料H律参数的平面压入试验方法。通过有限元... 目的实现齿轮钢表面硬化层应力-应变关系等弹塑性力学性能压入测试。方法基于能量密度等效提出描述材料Hollomon幂律(H律)参数、压头直径、压入功、位移之间关系的平面压入模型,进而提出获取材料H律参数的平面压入试验方法。通过有限元分析,对不同表面粗糙度和表面曲率的平面压入模型进行建模计算,探明2类表面形貌对压入结果的影响规律,并提出修正方法。最后,通过母材的单轴拉伸和平面压入试验对比,验证平面压入试验方法的有效性,并在硬化层材料中应用该方法。结果通过能量密度等效,提出了用于硬化层弹塑性力学性能获取的平面压入模型和试验方法,结合有限元分析方法,在初始屈服应力和应变硬化指数分别为2000 MPa和0.4范围内,对平面压入模型参数进行了确定。在被测材料表面粗糙度Ra为3.2μm以下和表面曲率半径为5 mm以上时,分别提出了修正方法,降低了对材料压入表面形貌的要求。对4种常用齿轮钢的母材进行了平面压入试验,压入试验结果与单轴拉伸结果之间吻合良好,其中,弹性模量和抗拉强度的最大误差不超过3%,屈服强度的最大误差不超过6%。通过平面压入试验方法对4种硬化层材料的应力-应变关系进行了测试,结果具有较好的重复性。结论针对齿轮钢高强度硬化层,提出了一种对被测材料具有广泛适用性且简便、精确的压入测试方法,可有效获取齿轮钢表面硬化层弹塑性力学性能。 展开更多

关键词 硬化层 齿轮钢 应力-应变关系 能量密度等效 平面压入 有限元分析

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地铁牵引齿轮箱断齿故障动力学仿真及振动试验

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作者 王征兵 杨亚 +1 位作者 林静辉 岳子毫 《机械强度》 北大核心 2025年第7期56-64,共9页

地铁牵引齿轮箱是车辆转矩传递的关键零部件,其一旦发生故障将直接影响列车的运行安全。因此,结合动力学仿真和振动试验,对地铁齿轮箱的断齿故障振动特性进行了研究。首先,根据地铁齿轮箱各部件间的动力学关联及其约束特征,通过冲击函... 地铁牵引齿轮箱是车辆转矩传递的关键零部件,其一旦发生故障将直接影响列车的运行安全。因此,结合动力学仿真和振动试验,对地铁齿轮箱的断齿故障振动特性进行了研究。首先,根据地铁齿轮箱各部件间的动力学关联及其约束特征,通过冲击函数法、库仑摩擦模型、轴承建模、箱体柔性体和齿轮系统动力学理论,建立了地铁齿轮箱刚柔耦合断齿故障动力学模型,研究了不同断齿故障类型下齿轮箱的动态响应,分析了工况参数对断齿振动特性的影响。其次,通过振动试验,获得了齿轮箱正常和断齿故障状态下的动态响应,对动力学仿真模型的准确性进行了验证。结果表明,刚柔耦合动力学模型可有效计算齿轮箱不同运行状态的加速度响应,为齿轮箱的断齿故障预测和识别提供诊断依据。 展开更多

关键词 地铁齿轮箱 断齿故障 动态响应 振动试验

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安装误差对双圆弧齿轮啮合特性影响分析 被引量：1

7

作者 杨树峰 王峰 +2 位作者 张伟杰 车江宁 徐文博 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期150-155,共6页

为深入研究安装误差对双圆弧齿轮副啮合特性的影响,基于有限元法建立齿轮加载分析模型,研究啮合过程中单齿凸、凹齿廓的接触性能,对比分析安装误差对接触性能以及传动误差的影响规律。结果表明:啮合周期内,双圆弧齿轮的凹齿廓先接触且... 为深入研究安装误差对双圆弧齿轮副啮合特性的影响,基于有限元法建立齿轮加载分析模型,研究啮合过程中单齿凸、凹齿廓的接触性能,对比分析安装误差对接触性能以及传动误差的影响规律。结果表明:啮合周期内,双圆弧齿轮的凹齿廓先接触且承担较大的法向接触力,但凸齿廓的啮入端接触应力最大,凸、凹齿面接触压力差与转矩成正比;安装误差对齿面接触性能影响较大,其中中心距误差容易引起齿轮分阶处应力集中,轴线平面的安装误差会引起齿面接触偏载,且对安装误差影响最大。 展开更多

关键词 双圆弧齿轮 安装误差 齿轮加载接触分析 啮合特性

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齿轮制造中的残余应力及其对疲劳性能的影响 被引量：2

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作者 林锐怡 殷超超 +4 位作者 师陆冰 余飞鹏 刘忠明 裴帮 卢金生 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1216-1227,共12页

残余应力对齿轮的疲劳强度及服役寿命有着不可忽视的影响,残余应力对齿轮疲劳强度作用机制的研究对于延长齿轮服役寿命和改善齿轮服役性能具有重要意义。业界对齿轮疲劳中残余应力的影响机制进行了大量的研究,但尚未形成统一的结论。首... 残余应力对齿轮的疲劳强度及服役寿命有着不可忽视的影响,残余应力对齿轮疲劳强度作用机制的研究对于延长齿轮服役寿命和改善齿轮服役性能具有重要意义。业界对齿轮疲劳中残余应力的影响机制进行了大量的研究,但尚未形成统一的结论。首先,系统地阐述了残余应力的产生机制及调控方法,归纳了现有的残余应力测试方法以及残余应力对齿轮疲劳性能的影响等方面的研究进展。最后,梳理了当前研究中存在的难点,从残余应力的测试技术、量化研究、调控方法等三个方面对未来的研究进行了展望。 展开更多

关键词 齿轮 残余应力 疲劳性能 测试技术 调控方法

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基于改进EMD-Kurtogram法的滚动轴承早期故障诊断研究 被引量：2

9

作者 赵超阳 陈亮 +2 位作者 韦隆 韩思源 李培军 《现代电子技术》 北大核心 2024年第4期159-163,共5页

实现滚动轴承早期故障准确诊断的关键是得到故障部位有效振动信息,但实际工程中所采集到的轴承振动信号常含有噪声、干扰成分,给有效信息的选择带来了困难。带通滤波是解决该问题的有效方法之一,但不合理的滤波器参数会降低诊断结果的... 实现滚动轴承早期故障准确诊断的关键是得到故障部位有效振动信息,但实际工程中所采集到的轴承振动信号常含有噪声、干扰成分,给有效信息的选择带来了困难。带通滤波是解决该问题的有效方法之一,但不合理的滤波器参数会降低诊断结果的准确性。为此,提出一种基于改进EMD-Kurtogram法的滚动轴承早期故障诊断方法。该方法首先对EMD方法处理后的采样信号进行重构,再根据快速谱峭度图得到带通滤波器所需要的最优参数,最后经过带通滤波及时频域分析得到故障频率。通过实验平台验证及相关算法的对比得出,所提方法得到的故障倍频信息更加充分、清晰,所含噪声干扰更少,证明了该方法的有效性和先进性。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 改进EMD-Kurtogram法 带通滤波 EMD信号处理 信号重构 谱峭度

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金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响 被引量：1

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作者 曹新民 鲍丽 +6 位作者 李振 程传卫 陈鹏 潘建军 于奇 于新泉 陈生超 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第5期581-587,共7页

为解决Co基金刚石工具成本高,Fe基金刚石工具烧结温度高、把持力弱、胎体易烧死等问题,通过化学法将Cu、Sn、Bi等金属分别包覆于FeCuNi合金粉末表面,制备成金属包覆FeCuNi合金粉末。结果表明:配方中添加金属包覆FeCuNi合金粉末后,三点... 为解决Co基金刚石工具成本高,Fe基金刚石工具烧结温度高、把持力弱、胎体易烧死等问题,通过化学法将Cu、Sn、Bi等金属分别包覆于FeCuNi合金粉末表面,制备成金属包覆FeCuNi合金粉末。结果表明:配方中添加金属包覆FeCuNi合金粉末后,三点抗弯强度提高近20%;金属包覆FeCuNi合金粉末烧结过程中,FeCuNi颗粒表面的Sn、Bi率先熔化,与Cu反应形成的Cu-Sn、Cu-Bi等液相能够形成连续的网络状结构,将FeCuNi、Fe、Ni等颗粒包裹和黏结,使得金刚石工具胎体的成分和组织结构分布更加均匀、更加致密,避免了成分偏析的发生。通过以上试验得到初步结论,金属包覆FeCuNi合金粉末可等效替代贵重金属Co,极大地降低金刚石工具生产成本,具有显著的经济效益。 展开更多

关键词 金刚石工具 金属包覆FeCuNi合金粉末 胎体

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SiC_(p)/Al复合材料超声振动划痕试验及仿真研究

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作者 王峰 徐文博 +1 位作者 黄红涛 杨树峰 《工具技术》 北大核心 2024年第9期35-41,共7页

针对SiC_(p)/Al复合材料加工质量较差的问题提出了超声振动辅助微尺度加工的策略。通过Python软件构建了SiC陶瓷颗粒随机分布的有限元模型,对普通刻划和超声刻划两种条件下陶瓷颗粒和铝合金基体的材料去除机理进行分析。在有限元仿真分... 针对SiC_(p)/Al复合材料加工质量较差的问题提出了超声振动辅助微尺度加工的策略。通过Python软件构建了SiC陶瓷颗粒随机分布的有限元模型,对普通刻划和超声刻划两种条件下陶瓷颗粒和铝合金基体的材料去除机理进行分析。在有限元仿真分析的基础上,设计了维氏压头超声振动刻划试验,对刻划力、划痕表面形貌和表面粗糙度进行了研究。研究结果表明:普通刻划过程中主要为SiC陶瓷颗粒的脱离和压入,超声刻划过程中主要为陶瓷颗粒破损;超声振动可以有效降低刻划力和划痕粗糙度,从而提高SiC_(p)/Al复合材料的加工质量;普通刻划和超声刻划试验的刻划力均值分别为12.818N和9.258N,仿真和试验之间刻划力的误差为8.7%;普通刻划和超声刻划试验的粗糙度均值分别为0.933μm和0.581μm,仿真和试验之间粗糙度的误差为5.5%。 展开更多

关键词 铝基碳化硅 超声振动 划痕试验 有限元仿真 材料去除机理

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多轴压缩装置滑动轴承-转子系统不平衡响应分析 被引量：1

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作者 李俞峰 常昊 +3 位作者 葛世祥 李冬阳 杨永飞 孔阳阳 《农业工程》 2023年第8期86-91,共6页

从转子动力学角度出发,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,基于流体动压轴承理论和有限差分法计算非线性油膜压力,提出了一种由滑动轴承支承的多轴离心压缩机转子系统动力学模型,并从轴心轨迹、轴承偏心率和频谱... 从转子动力学角度出发,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,基于流体动压轴承理论和有限差分法计算非线性油膜压力,提出了一种由滑动轴承支承的多轴离心压缩机转子系统动力学模型,并从轴心轨迹、轴承偏心率和频谱响应等方面分析了该非线性轴承-转子系统的不平衡效应及振动特征。结果表明,转子在理想化的不平衡量下,振动特征主要表现为次同步涡动。随着不平衡量的增加,转子主同步响应增大,在0.2 g·mm不平衡量下,转子系统出现多重椭圆轨迹,非常不利于转子系统的使用寿命。在G1平衡精度下,转子系统具有良好的动力学特性,可保证多轴压缩机主轴转子系统在正常工况下稳定健康运转。 展开更多

关键词 多轴离心压缩机 滑动轴承 非线性振动 油膜涡动

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圆形微织构对QSTE380钢干摩擦性能的影响

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作者 韦翠翠 曾礼平 +1 位作者 牛红恩 颜世铛 《机械设计与制造》 2025年第11期147-152,160,共7页

针对干摩擦状态下的双质量飞轮用结构钢QSTE380界面摩擦磨损问题,探究圆形微织构对双质量飞轮界面摩擦特性的影响。利用皮秒激光在试样表面分别加工不同直径、不同深度圆形微织构,利用共聚焦显微镜、往复式摩擦磨损试验机和扫描电镜等... 针对干摩擦状态下的双质量飞轮用结构钢QSTE380界面摩擦磨损问题,探究圆形微织构对双质量飞轮界面摩擦特性的影响。利用皮秒激光在试样表面分别加工不同直径、不同深度圆形微织构,利用共聚焦显微镜、往复式摩擦磨损试验机和扫描电镜等设备进行表征,从摩擦系数和表面形貌两个方面研究不同圆形微织构在干摩擦状态下对试样摩擦行为的影响,分析磨损机理。结果表明:在一定条件下通过引入圆形微织构,能够有效捕获磨粒,减少界面磨屑数量,改变试样平均摩擦系数,但织构直径和深度变化对摩擦系数稳定值影响不明显。与无织构试样相比,直径300μm,深度60μm时,试样界面摩擦磨损性能改善相对明显,通过圆形微织构的引入可改善双质量飞轮结构钢QSTE380界面摩擦磨损性能。研究结果为开发通过引入圆形微织构改变界面摩擦系数的新型双质量飞轮提供了设计思路。 展开更多

关键词 QSTE380 双质量飞轮 激光表面织构 摩擦磨损

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