准确提取振动信号特征,是齿轮故障诊断的关键问题。为此,提出了一种基于S变换能量分布特征和SVM的故障诊断方法。首先对齿轮故障信号进行S变换得到时频矩阵,然后利用该矩阵构建能量分布特征。最后建立SVM齿轮故障识别模型,将对应的特征样本输入到模型中进行训练和识别,以达到对齿轮故障的准确分类。将所提出的方法应用于齿轮故障检测和诊断。通过实际故障实验数据对所提方法进行了验证。结果表明,该方法能够有效地降低噪声的影响,能够准确地识别齿轮故障,具有较高的准确率和使用价值。

针对六自由度切削机器人工作中的特点,首先利用切削机器人三维模型获取其动力学参数,建立了切削机器人动力学模型;其次分析了机器人的工作空间与任务空间,以及二者的相对位置关系;最后在动力学模型的基础上利用遗传算法得到任务空间在机器人工作空间的优化位姿,并对核心优化算法进行了调试和验证。运用MATLAB得到了机器人各关节驱动力矩、角位移、角速度和角加速度随时间变化的情况,基于仿真结果验证了切削机器人动力学优化的合理性。

校形线圈的结构参数是影响管件校形精度的重要因素,针对直径23mm,壁厚1mm的TC4钛合金焊接管件端口进行电磁校圆,通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置,采用数值模拟方法研究胀形时管件受到的电磁力和不同结构参数下校形线圈的电感和电阻,得到了成形瞬间的放电电流波形。将模拟结果与实际情况进行比较,结果表明放电回路电感一定时,矩形线圈自身电阻较小,产生的电磁力较大;校形能量低时可以采用增加校形线圈层数来提高管件校形精度,过多增加校形线圈层数后校形精度提升不明显;合理选择校形深度可以改变电磁力的分布,提高管件端口圆度。

为了提高移动机器人在大规模室内场景中同时定位与建图(SLAM)的精度,利用人工路标和激光雷达传感器对移动机器人SLAM进行了研究。针对大规模室内环境下移动机器人里程计信息不可靠,且低成本雷达测距范围较小导致地图创建结果与真实环境尺度严重不符的问题,提出了利用简单人工路标辅助移动机器人定位并结合基于Rao-Blackwellized的粒子滤波算法进行室内走廊场景的移动机器人SLAM,保证移动机器人在长距离运行下的准确定位,最后通过实验验证了方法的可行性,实验结果与真实环境一致性较高,基于人工路标的移动机器人运动轨迹精度提高了6%左右。

以渐开线直齿圆柱齿轮啮合副为研究对象,采用有限元法计算了含齿根裂纹的故障齿的啮合刚度,分析了齿面接触应力分布特性,载荷的齿向分配特征以及载荷在齿面上随裂纹深度与裂纹角度变化时的分配比例关系,对比研究了齿根裂纹深度和裂纹角度变化对齿轮啮合刚度的影响。计算结果表明裂纹深度引起的啮合刚度变化相比裂纹角度引起的刚度变化明显,单齿啮合状态下刚度的变化更为突出;裂纹深度相比裂纹角度载荷分配系数变化剧烈;裂纹深度与裂纹角度引起的齿面应力变化相比正常齿显著;齿面间载荷分配呈非线性变化。

为了同时降低插电式混合动力汽车的能量消耗和电池寿命衰减速率,提出了随机动态规划和粒子群嵌套寻优的能量管理方法。建立了车辆的传动系统模型和电池模型,在电池寿命模型中引入寿命影响因子,使电池累计电量由理想情况转化为实际情况;为了描述车辆状态,建立了具有概率统计模型的驾驶循环模型;根据以上模型,将混合动力汽车能量控制问题转化为带约束优化问题;提出了随机动态规划和粒子群嵌套寻优的求解方法,使用粒子群搜索最优权重,达到能量消耗和寿命衰减速率最佳平衡。经仿真验证,相比于固定权重系数,嵌套寻优方法具有更优的控制结果;与文献[10]控制方法相比,等价燃油消耗减少了43.74%,电池寿命衰减率减少了35.53%,充分证明了嵌套寻优方的优越性。

针对目前物体定位与尺寸测量在工业中的突出作用以及市场对这方面的技术封锁的问题,基于MATLAB设计了一套自动定位和测量的轴类零件系统。首先,进行机器视觉平台的搭建以及硬件选型,并通过MATLAB软件对CCD相机进行标定,得到相机的内外参数,然后对算法进行了详细地介绍,最后完成MATLAB GUI界面的设计。最后,实验结果表明,依据提出的方法,姿态角误差小于0.1°,平均质心定位误差为0.1mm,平均尺寸误差为0.2mm,验证了自主开发算法的有效性且可以满足工业应用要求。

为了研究不同分流比及入口速度对内锥式水力旋流器分离性能的影响,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent进行数值模拟,对比了不同分流比及入口速度条件下内锥式水力旋流器的切向速度、轴向速度、压力损失以及分离效率等。研究结果显示逐渐增大分流比后,旋流器的综合效率先增大后减小,当分流比调节到20%时,内锥式水力旋流器的分离效果最好、综合效率达到最大。逐渐增大入口速度后,旋流器的分离效率呈现先升高后降低的趋势,当速度为11.1 m/s时,旋流器的分离效率最大,表明分离效果最好。

针对空调系统运行过程具有非线性和动态特性的特点,提出了一种基于动态核主元分析的传感器故障检测方法。该方法采用核主元分析提取系统中的非线性冗余信息,建立核主元模型,再引入指数加权的定义,进行在线诊断的同时对模型进行实时更新,得到了改进的动态核主元模型。选择SPE统计量作为系统是否发生故障的依据。最后通过贡献图法实现了对故障变量的分离。将此方法应用于某地源热泵系统的传感器故障检测,结果表明,该方法能够实时更新核主元模型和置信限,成功分离故障变量,且和传统主元分析法相比具有更好的故障诊断效果。

基于多体动力学和虚拟样机建模方法,以某半挂车式锚泊车为例,建立了其动力学模型,对锚泊支腿在不同工况下的受力进行了仿真分析,获得了锚泊车工作过程中各支腿的最大受力值,并根据支腿受力情况对整车稳定性进行了分析。研究结果表明,锚泊车4条支腿的受力均大于0,锚泊车稳定性良好。