以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,为了获得圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触冲击特性。基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动啮合接触冲击的假说,并建立齿轮啮合接触冲击模型;给出可以解决冲击碰撞问题的有限元分析方法,通过圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型建立精确三维数字样机,进而建立啮合接触冲击显示动态有限元模型,研究冲击速度、冲击位置与冲击应力、冲击合力以及冲击时间的关系。研究表明冲击速度和冲击位置的变化对冲击应力、冲击合力和冲击时间均产生了一定的影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

针对铣削加工过程中产生的振动现象,提出了一种Hamming线性多步法（HAMM）来预测铣削加工过程中的稳定性.考虑再生颤振的铣削加工动力学方程可以表示为时滞线性微分方程,将刀齿周期划分为自由振动阶段和强迫振动阶段,对强迫振动阶段进行离散,运用HAMM方法构建状态传递矩阵,利用Floquet理论,判定系统的稳定性,获得系统的稳定性叶瓣图.Matlab软件仿真结果表明,HAMM方法是预测铣削稳定性的一种有效方法.随着离散数的增加,HAMM方法的收敛速度要快于一阶半离散法（1st-SDM）和二阶全离散法（2nd-FDM）,离散数较少的HAMM方法能达到和离散数较多的1st-SDM方法和2nd-FDM方法的局部离散误差.此外,在单自由度和双自由度动力学模型下,由三种方法的稳定性叶瓣图可以看出,HAMM方法预测铣削稳定性的精度均好于1st-SDM方法和2nd-FDM方法,计算效率远远高于1st-SDM方法和2nd-FDM方...

海浪是海洋环境中最为复杂的自然现象,其时空概率分布具有较大的随机性。随着船舶制造吨位、尺度的加大,以及船型的复杂化,船体总振动频率不断降低,以致与波浪激励力频率逐步靠近,进而带来了较为严重的波激振动问题。目前,主要从线性和非线性的角度对波激振动进行研究,已有的线性理论往往难以解释低频激励诱发的船舶高频波激振动现象。从引起波激振动激励的源头出发,指出有限幅波理论中含有高阶分量,在独立于船型情况下能有效地解释船舶在波浪中产生高阶振动的激励力来源;推导了受航速、航向、波高、波频等因素影响下的波浪激励力表达式,同时指出了评估波浪参数的决定方法。利用虚拟质量法完成了双体船流固耦合波激振动响应计算,对比了该船在不同波频参与激励下,船体振动响应的差异。结果表明有限幅波中高阶成分可对船舶产生...

利用空气弹簧低频减振特性良好的特点,提出了一种用于微振动控制的主动隔振单元,并利用该隔振单元构建了6自由度减振平台系统,建立了系统的运动微分方程式,并对系统在最优控制下的性能进行了仿真和实验研究,结果表明：所提出的主动隔振单元构建的减振平台减振效果高达了20dB左右,不仅对中高频扰力具有良好的隔振效果,而且对低频和超低频扰力能进行有效的隔振,对精密制造和测量具有很重要的意义。

针对引信小型物理电源体积与功率矛盾问题,课题组提出了小型气流激振压电发电机结构方案。建立了测量小型气流激振压电发电机输出特性的试验系统,对原理样机进行了吹风试验研究,测量了发电机的激振力、输出电压,并分析了其振动频率、输出功率以及能量转换效率;试验数据表明,在所研究的气流速度范围内,激振力曲线呈正弦波形,幅值随入流速度的增大而线性增大,频率较高且稳定,约6 k Hz,频率变化在9%以内;压电换能器工作在线性段,输出电压值与激振力幅值成正比,频率一致,符合振动压电发电机的能量转换原理;在负载匹配的情况下（R=3 kΩ）,最高能输出85.3 m W的电能,且发电机的转换效率为1.2‰。其输出特性可满足在小口径及低功耗引信的应用;具有结构简单、体积小、振动频率高且无活动部件等特点,有作进一步研究的价值。

在旋转机械故障诊断中，声发射信号极易受到噪声的干扰。针对经验模态分解(EMD)易产生模态混叠现象，提出了一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)的消噪和旋转机械声发射碰摩故障诊断的方法。利用了EMD和小波变换的优点，通过对傅里叶频谱进行自适应划分，并构建小波滤波器组来提取声发射信号所包含的不同固有模态分量，可有效消除模态混叠现象，同时对分量进行Hilbert变换从而实现声发射信号的消噪和故障诊断。采用该方法对仿真信号进行加噪声和消噪处理，在同信号源下，对比基于dB4全阈值消噪、dB4默认软阈值消噪、dB4对高频系数处理消噪和EMD消噪效果。并将该方法应用到实际的声发射碰摩信号中。仿真和实验分析结果表明：EWT方法可以有效地分解出信号的固有模态，分解出的模态少，并且不存在难以解释的虚假模态，消噪效...

针对常用的无监督聚类分析方法中存在的问题,提出了一种基于分子结构设计理论的聚类分析方法。该方法借鉴分子结构设计理论模型,将故障样本空间看作分子系统,将故障样本看作分子系统中的原子,以故障样本之间的差异度作为分子势能的度量指标,在故障样本间＂相互作用势＂的影响下,以样本间＂势能＂最小为依据,调整故障样本在映射平面上的位置,从而获得最佳的聚类效果。开展了不同状态滚动轴承振动测试实验,聚类结果表明,相比于SOM聚类方法,该方法将聚类有效性指标DB值降低49.04%。将该方法应用于柴油机故障振动数据的聚类中,实验结果表明聚类效果良好,能够有效地将不同故障的数据区分开,验证了该方法的可行性和有效性。

剩余寿命预测能够确保系统的安全性、可用性与高效工作,并且能够降低维修费用,因而成为状态维修中的一个重要课题。基于模型的寿命预测方法主要包含两部分内容退化模型构建和系统状态估计。粒子滤波算法(PF)是一种广泛用于系统状态估计的方法,已经应用于轴承剩余寿命预测中,但PF方法存在粒子退化问题。提出一种基于无迹粒子滤波算法(UPF)的轴承剩余寿命预测方法。利用随机过程模型对轴承退化过程进行建模,再利用UPF算法对轴承的退化状态进行追踪,并更新模型参数。使用试验数据对提出方法进行验证,结果表明与PF方法相比,该方法能在一定程度上降低粒子退化程度,进而更加准确地预测轴承剩余寿命。

计算铣削力是求解螺旋齿立铣加工动力学方程的一个重要的中间环节,普遍采用将刀具沿轴向离散成微元段逐个计算再求和的近似方法。基于线性切削力模型,通过变量替换将任意时刻判断刀齿是否进入切削区的窗函数从铣削力积分中消去,同时将铣削力积分上下限由整个轴向切入深度替换为实际进入切削区的刀刃段的方位角,得到可以直接计算的定积分。最后给出一种螺旋齿铣刀铣削力的解析计算表达式,在求解铣削动力学方程时能够简化铣削力的计算过程。仿真结果表明,该方法所需计算量与求解直齿铣削动力学方程相当,并且不存在刀具轴向离散导致的误差,能够有效提高螺旋齿立铣动力方程的求解效率。

使用单根欧拉梁作为非线性刚度元件,建立其边界固支条件下的理论模型。考虑线性刚度对单根欧拉梁输出刚度影响几乎可忽略,可有效构建一种近似纯立方刚度的非线性能量阱;以抑制星载设备在主动发射段来自运载火箭瞬态载荷的影响,建立结构板-星载设备-非线性能量阱系统动力学模型;利用所建模型进行仿真计算,并根据振动吸收和系统中各部分能量传递特征研究非线性能量阱的工作性能。研究结果表明,采用单根欧拉梁成功构建可在工程中应用的非线性能量阱,且给出了发生靶能量传递的初始条件。