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机电工程
机电工程

罗向阳

月刊

1001-4551

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310009

浙江省杭州市大学路高官弄9号

机电工程/Journal Mechanical & Electrical Engineering Magazine北大核心CSTPCD
查看更多>> 《机电工程》杂志系：中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊) ，创刊于1971年，由浙江大学与浙江省机电集团（原浙江省机械工业厅）联合主办，是一份在国内有较高影响力、历史悠久的机电技术领域的专业性科技期刊。以报道机械、仪表技术，机电一体化技术、自动化技术及其应用为特色。《机电工程》杂志是中国机械工程学会优秀期刊，《中国学术期刊（光盘版）检索与评价数据规范》（CAD-CJ）执行规范优秀期刊，浙江省精品科技期刊。 中国学术期刊影响因子年报-自然科学与工程技术2011版显示：复合影响因子为0.748，影响因子列机械工程学科第8位（总计86种）。
正式出版
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    叶片数对离心泵内部能量流动损失的影响

    苏永红尹久张杰
    1050-1057,1094页
    查看更多>>摘要：针对不合适的离心泵叶片数会降低其输送流体效率,导致离心泵性能难以提升的问题,研究了叶片数对于离心泵内流动能量损失的影响.首先,采用UG建立了叶片数为4、5、6 的离心泵流体域模型,并对各叶片数的离心泵流体域进行了六面体结构化网格划分;然后,采用ANSYS Fluent进行了数值模拟,研究了各叶片数的离心泵在0.6～1.4 倍额定流量下的扬程、效率以及轴功率;采用熵产理论研究了不同叶片数在各流量下直接熵产(EGDD)、湍流熵产(EGTD)和壁面熵产(EGWS)的值与占比;最后,研究了进口域、出口域、叶轮域以及蜗壳域的熵产值(EGV)情况,还研究了熵产率(EGR)的空间位置分布.研究结果表明:叶片数越多,泵的扬程、效率与轴功率越大;额定流量下熵产值最低;叶轮域熵产值占最大比例,蜗壳域次之;黏性尾流区域熵产率较大,叶片压力面尾缘处的壁面熵产率最高.

    离心泵熵产理论直接熵产湍流熵产壁面熵产熵产值熵产率

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    基于HMFDE和t-SNE的旋转机械故障诊断方法

    尹久张杰
    1058-1067页
    查看更多>>摘要：针对旋转机械的故障特征提取较难,以及单一类型的特征无法全面反映故障特性的问题,提出了一种基于混合多尺度波动散布熵(HMFDE)、t分布-随机邻域嵌入(t-SNE)和郊狼优化算法(COA)优化极限学习机(ELM)的旋转机械故障诊断方法.首先,采用特征加权提出了混合多尺度波动散布熵方法,并将其用于提取旋转机械振动信号的故障特征;随后,采用t-SNE方法对混合故障特征进行了特征降维,挑选出了最能够反映故障特性的特征子集,构建了敏感特征样本;最后,采用郊狼优化算法对极限学习机的输入权重和隐含层阈值进行了优化,完成了旋转机械的故障识别和分类;以齿轮箱和滚动轴承故障数据集为对象,对基于HMFDE、t-SNE和COA-ELM的故障诊断方法进行了实验,验证了方法的有效性.研究结果表明:采用HMFDE-t-SNE-CAO-ELM故障诊断方法可以取得100%的故障识别准确率,该方法能够有效地诊断旋转机械的不同故障类型和损伤;相较于基于单一类型特征的故障诊断方法,其准确率分别可以提高0.68%、22.42%、29.18%(齿轮箱)和 1.43%、8.23%、23.67%(滚动轴承),虽然牺牲了一定的计算效率,但准确率得到了明显的提高;相较于其他常规故障分类器,COA-ELM的故障识别准确率具有明显的优势.

    旋转机械故障诊断齿轮箱滚动轴承混合多尺度波动散布熵t分布-随机邻域嵌入郊狼优化算法极限学习机

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    基于振动的驱动链松弛检测方法研究及张紧装置设计

    杨天玲朱蔷刘菲
    1068-1074页
    查看更多>>摘要：针对自动扶梯运行过程中经常产生的异常噪音、梯路振动问题,对自动扶梯传动系统振动、振动频率、张紧问题进行了研究.首先,采用频谱分析方式分析了自动扶梯运行中出现的振动频率和谐波频率情况,与理论频率相对照,分析并寻找了异常振动频率的来源;然后,对可能的振动源做了进一步验证,并对确定的振动源进行了调整,根据振动测试结果判定了调整方法是否有效;最后,设计了一款便于观察和调整的主驱动链条张紧装置,其不仅改善了振动状态,而且可以在链条断裂状态下起到安全保护作用.研究结果表明:基于各振动源的固有频率和谐波频率,将实际频率与其相对照,可以快速确定振动源;对识别出的确定振动源有针对性地进行了调整,振动值最大降低了61.5%,提高了自动扶梯测试效率;使用张紧装置后,噪音降低达3.3 dB(A),有效改善了主驱动链条振动状态,提升了运行质量.

    机械振动自动扶梯传动系统异常噪音频谱分析主驱动链条张紧装置振动频率

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    一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法

    姚齐水董鹏林唐嘉昌夏艳...
    1075-1086页
    查看更多>>摘要：针对航空航天领域大尺度连续变形机构构型问题,提出了一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法.首先,分析了大尺度连续变形机构的组成与基本功能,获得了满足机构拓扑结构、约束条件的要求,对变形机构运动链进行了分析,得到了符合条件的运动链,并对其进行了数学描述;其次,选择并分析了运动链的拓扑对称性,利用特征数组的方法得到了判别矩阵,对运动链进行了同构判别,从而得到了可行的多种运动链形式;再次,建立了各运动链的拓扑图,通过筛选得到了最终的拓扑图,去掉该拓扑图的各个构件,得到了拓扑变换子图和相对应的邻接矩阵,对拓扑图进行了同构判别,再通过改变机架与移动副的位置得到了满足要求的12 种构型,画出了其相应的机构拓扑图和机构简图;最后,考虑了大尺度连续变形机构的整体稳定性,避免了尺寸过大等因素,对大尺度变形机构进行了构型优选,得到了符合要求的多种新构型.研究结果表明:该方法能够将大尺度连续变形机构抽象为图形式,获得了22 种构型,可根据机构变形要求的不同,改变优选依据,从而得到符合不同要求的构型.

    大尺度连续变形机构图论法构型综合同构判别运动链结构拓扑分析机构变形要求

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    悬臂同轴双转子系统不平衡耦合振动抑制试验研究

    卢加乔潘鑫高金吉张梦...
    1087-1094页
    查看更多>>摘要：针对悬臂同轴双转子系统不平衡耦合振动突出问题,以某开式转子发动机输出端双转子系统为研究对象,对悬臂双转子系统振动耦合机理进行了理论推导、仿真分析和试验研究.首先,采用有限元法(FEM)建立了双转子系统等效动力学模型和耦合动力学方程,分析了悬臂同轴双转子系统耦合振动机理;然后,利用有限元软件对双转子系统进行了模态分析、临界转速分析以及不平衡响应分析,建立了自敏感系数概念以定量评价系统对不平衡振动的敏感度和耦合状态;最后,根据实际结构设计了悬臂同轴双转子实验台,进行了不同转速比下的不平衡振动抑制实验,并结合实验结果对仿真结果进行了验证.研究结果表明:模拟仿真提出的自敏感系数可作为双转子系统实际振动测点布置和不平衡振动抑制策略的理论依据;通过应用先平衡内转子后平衡外转子的不平衡振动分步抑振策略,可使双转子系统不平衡振动降幅达80%以上.该研究对双转子系统传感器测点布局和系统耦合振动抑制具有一定的指导意义.

    机械振动耦合振动机理有限元方法动力学方程动力学特性稳态响应分析不平衡模态分析

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    可调节间距式育苗类穴播种植机械设计

    杨天玲姚荣庆朱蔷
    1095-1100,1126页
    查看更多>>摘要：针对需要育苗栽种的农业穴播种植机械存在的体积大、不稳定等问题,研究并设计了一款可调节间距式穴播种植机械,以较好地避免现有育苗类穴播农作物种类较多时自动化程度低的局限性,为农户提供一种小型方便的种植机械设备.首先,介绍了该机械的原理和结构,其主要包括驱动模块、钻孔模块和种苗储藏运输模块,满足动力和种植需要;其次,明确了该种植机械电机的参数,控制系统可以实现正常行进、种植行间距调节、轮胎间距调节、远程控制等功能;最后,根据以上设计要求制作了可调节间距式育苗类穴播种植机械实验样机,并对样机的功能和性能进行了测试,对实验样机的种植参数进行了验证.研究结果表明:该穴播种植机械设计有育苗杯储存盘及运输机构,可种植需要使用育苗杯进行移栽的种苗作物;该机械种植间距可调节,解决了苗类适应性问题;其最大种植深度为110 mm,最大行距为1000 mm,满载速度为39 km/h,双钻头最大种植数量为1500 株/h.该种植机械降低了种植成本,提高了种植效率,为现代农业机械化发展提供了借鉴与参考.

    育苗类种植机械可调间距穴播种植驱动模块钻孔种植模块种苗运输模块

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    一种异步式压缩机涡旋盘的变形和疲劳强度分析

    伍善文尹延国何鸿斌郑旺旺...
    1101-1108页
    查看更多>>摘要：涡旋压缩机工作时,因涡旋盘工作环境及受力较为复杂,其容易产生变形和应力,导致密封性变差和疲劳破坏,影响到涡旋压缩机的工作效率及可靠性.针对这一问题,基于有限元理论,对一种微小型异步式涡旋压缩机进行了数值模拟研究(在多种载荷作用下),分析了其实际工况下的变形应力和疲劳寿命分布规律.首先,分析了异步吸排气涡旋压缩机的构造原理,划分了该涡旋盘的结构化网格,并赋予其材料、连接、约束和载荷等要素,由此建立了该涡旋盘的有限元计算模型;然后,分析了该涡旋盘在气体温度载荷、气体压力载荷、惯性力载荷及多载荷耦合作用下的变形和应力分布规律,并进行了模拟结果的可靠性分析;最后,计算了该涡旋盘在常温常压工况下的疲劳寿命,并研究了其在变载荷工况下的疲劳寿命变化.研究结果表明:温度载荷是引起涡旋盘变形和应力的主要因素;高吸气温度下,涡旋盘疲劳寿命随吸气温度和吸气压力的升高而线性减小,且前者的影响更加明显;低吸气温度下,涡旋盘疲劳寿命在较高的吸气压力下出现迅速下降的趋势.

    异步吸排气涡旋压缩机容积式压缩机涡旋盘变形趋势应力分布规律疲劳寿命温度载荷

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    超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法

    汪志福秦宗川张羽牛铮...
    1109-1115页
    查看更多>>摘要：由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差.针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法.首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线性插值、二次插值求解的计算公式;其次,结合工程实例,基于无裂纹体的弹性应力分析,对比分析了常规最小二乘法与常数插值、线性插值、二次插值的应力分布表征精度及应力强度因子计算结果,确定了线性插值和二次插值方法的可靠性;然后,分析了数据采集量对线性插值和二次插值计算结果的影响,确定了线性插值方法的实用性;最后,对线性插值与有限元分析的计算结果进行了分析验证.研究结果表明:应力分布表征精度为"最小二乘法<常数插值<线性插值<二次插值",计算结果相对误差约为 15%;随着采集数据量的增加,采用线性插值方法的计算结果能较快收敛,更适合于工程计算;线性插值与有限元法的计算结果高度一致,证明了线性插值计算的可靠性.

    超高压容器开孔处应力强度因子通用权函数分段插值求解计算方法裂纹最深点处线性插值计算方法

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    基于多分辨率同步提取变换的多分量非平稳信号时频分析

    牟令覃英杰易灿灿
    1116-1126页
    查看更多>>摘要：对多分量非平稳信号进行时频分析可以获得信号特征随时间的变化规律,揭示信号的瞬时频率、能量分布和频谱演化.采用传统的时频方法处理多分量信号时,受制于自身算法缺陷,无法对信号进行高分辨率时频表达.逐步衍生出的改进的时频方法,如同步压缩变换(SST)等,在处理噪声干扰下的强时变调频多组分信号时的效果仍然欠佳.调频变换(CT)相对于其他方法,在处理非平稳弱幅值分量时具有较强的适应性与噪声鲁棒性.针对非平稳弱特征信号的时频表示弱这一问题,对CT算法进行了研究.首先,对基于CT衍生出的多分辨率调频变换(MRCT)进行了理论分析;然后,为了进一步提高MRCT的时频分析能力,基于同步提取变换(SET)的原理对MRCT进行了优化,引入了同步提取算子(SEO),并提出了多分辨率同步提取调频变换(MRSECT);最后,为了验证MRSECT在处理复杂振动信号时的有效性,利用MRSECT对数值模拟信号与实验轴承故障数据进行了分析.研究结果表明:MRSECT能够有效提取非平稳信号的时频特性,Renyi熵值在模拟信号处理中提高了25%,其在处理实际轴承故障信号中提高了15.6%.相比于其他时频算法,MRSECT具有更高的时变特征信息提取能力.

    同步压缩变换调频变换多分辨率调频变换同步提取变换同步提取算子多分辨率同步提取调频变换

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    基于GRU-BP算法的高精度动态物流称重系统

    康杰
    1127-1134页
    查看更多>>摘要：针对动态物流秤测量精度对载重、采样频率、带速较为敏感的问题,提出了一种高精度动态物流称重系统.首先,采用三因素五水平正交试验法,结合皮尔逊相关性检验原则,使用低通巴特沃斯与卡尔曼滤波器对传感器压力信号进行了滤波降噪处理,并将加速度信号作为模型输入信号,进行了特征补偿;然后,基于深度学习算法,提出了一种改进的门控循环单元模型,在该模型采样区间内将压力与振动改写为时序化信号,并将其共同输入门控循环单元(GRU)模型;最后,对GRU模型进行了改进,对其结构输出了层堆叠误差反向传播神经网络(BP),有效加强了模型的非线性映射能力.研究结果表明:在各类传动速度及测试货物下,该模型的最大测量误差相对于同类型深度学习模型长短期记忆(LSTM)神经网络、循环神经网络(RNN)时序模型及传统数值平均模型的误差,依次降低了16.14%、27.14%、76%,可用于各类称重系统.

    深度学习动态测量系统门控循环单元反向传播神经网络振动补偿长短期记忆神经网络循环神经网络

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