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关键词： 改进粒子群算法   极限学习机   刀具磨损   在线监测  

摘要： 为了提高车刀磨损量预测模型的训练速度和在线预测精度,提出了一种基于改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的刀具磨损量预测方法。采集车削加工中的声发射信号,利用小波包变换理论对信号进行降噪和特征提取,并通过主成分分析对提取的特征进行降维,选取其中对刀具磨损量敏感的特征值组成特征向量。建立基于极限学习机的刀具磨损量预测模型,并通过改进粒子群算法优化模型中的初始权值和阈值。实验结果表明:优化后的刀具磨损量预测模型相比于传统BP神经网络有更快的训练速度,同时改进后的粒子群算法有更好的寻优能力,提高了模型对于刀具磨损量的预测精度。

关键词： HVOF   AlCoCrFeNi   高熵合金涂层   耐磨性   耐腐蚀性  

摘要： 目的提高钻具关键易损零部件在海洋钻探实际应用中的耐腐蚀和磨损性能。方法采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层。使用电化学工作站对涂层和35CrMo钢基体(常用的钻具材料)进行电化学测试,电化学测试包括动电位极化曲线测试和电化学阻抗谱(EIS)测试。采用摩擦磨损试验机对涂层在模拟海水钻井液中不同载荷和不同滑动速度下的磨损行为进行研究。采用扫描电子显微镜及X射线能谱仪对磨痕表面微观形貌及成分进行分析,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨痕三维形貌及磨损体积。结果HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中的耐腐蚀性优于35CrMo钢基体,可以起到有效的腐蚀防护作用。相同条件下,AlCoCrFeNi高熵合金涂层的耐磨性优于35CrMo钢基体。在滑动摩擦磨损过程中,随着载荷及滑动速度的增大,涂层的平均摩擦系数和磨损率均增大,且涂层的磨粒磨损程度加重。当载荷为6 N时,涂层发生疲劳磨损;当滑动速度为0.15 m/s时,涂层出现粘着磨损。模拟海水钻井液对涂层磨损性能的影响可以分为2个方面。一方面可以起到润滑作用,模拟海水钻井液显著改善了涂层的摩擦磨损性能,降低了涂层的平均摩擦系数和磨损率;另一方面是腐蚀作用,涂层被腐蚀形成点蚀坑,点蚀现象会加剧涂层的磨损。结论HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层在模拟海水钻井液中具有优异的耐磨耐腐蚀性能,可以有效减轻工件在模拟海水钻井液中的腐蚀和磨损,有望应用于钻具关键易损零部件在海洋钻探实际应用中的表面防护。

关键词： 车刀磨损   振动信号   AE信号   Relief-F算法   GA-BP模型  

摘要： 通过对车刀磨损状态监测技术的研究,建立了基于遗传算法(Genetic Algorithm, GA)的BP(Back propagation)神经网络刀具磨损状态识别模型。选择振动信号和AE信号作为实验监测信号,对采集的振动信号和AE信号分别采用不同的方法进行分析,最终提取到与刀具磨损相关性强的特征作为原始特征。采用Relief-F算法对原始特征进行特征过滤得到最终特征样本。将测试样本输入训练后刀具磨损状态识别模型并查看识别结果。结果表明,识别模型的正确识别率达到96.296%,表明建立的GA-BP模型对车刀状态识别具有很好的分类效果。

关键词： 硅基微电子机械系统仿生振膜   光纤麦克风   摇摆模态   声源定位  

摘要： 仿蝇耳声传感器是一种对声压梯度敏感的指向性微型麦克风.本文设计制备了桥连耦合双翼形硅基微电子机械系统仿蝇耳振膜,利用该振膜制作了光纤Fabry-Pérot干涉式麦克风,并对这种麦克风的特性进行了理论与实验研究.仿真结果指出:这种仿生振膜具有摇摆和弯曲两种振动模态,单位声压下摇摆模态的振幅依赖于入射声波的频率与传播方向,频率越接近摇摆模态本征值,振幅越大;摇摆模态振幅随传播方向在三维空间的变化呈纺锤形分布,纺锤的长轴平行于振膜的长轴,意味着传播方向平行于振膜长轴时麦克风灵敏度最高.实验测得的光纤仿生麦克风的摇摆模态本征频率略小于仿真值,其输出信号振幅随声源水平方位角的变化呈“8”字形分布,在0°—60°方位角范围二者呈线性关系,由此得出麦克风的方向灵敏度为39.98 mV/(°).

关键词： 坦克炮驻退机   节制环   磨损   仿真计算   规律研究   获取参数  

摘要： 针对坦克炮驻退机节制环磨损故障规律,提出一种磨损状态评估方法。对坦克炮驻退机节制环磨损状态-非磨损状态进行对比分析,采用模拟仿真获取节制环不同磨损状态下的后坐、复进参数;分析对比特性参数的变化规律,找出节制环磨损状态与后坐复进参数的对比关系,得出特征变化规律。仿真结果表明,该方法能为实时了解驻退机技术状态奠定基础。

关键词： 滚动轴承   轴系振动   磨损   状态监测   故障诊断  

摘要： 针对某执行机构用精密轴系磨损的监测及诊断问题,提出一种基于变分模态分解及能量分布的故障诊断方法,在对轴承振动信号进行变分模态分解的基础上,分析了各阶有限带宽模态函数分量的功率谱能量分布情况,并根据试验数据和分析结果确定轴承振动信号功率谱能量分布阶次可以作为轴承磨损的诊断指标,最后通过搭建的轴承组件振动状态监测系统验证了该方法的有效性。

关键词： 石墨烯   2024铝基复合材料   摩擦磨损性能   磨损机制  

摘要： 采用超声熔铸的方法制备了GNPs(石墨烯微片)增强2024铝合金,探究不同GNPs添加量对2024铝合金微观组织、显微硬度及磨损性能的影响。结果表明:GNPs的添加细化了2024铝合金的基体组织,在超声波振动的作用下GNPs均匀分散在2024基体中,GNPs的加入同时也提高了合金的硬度和耐磨性能。GNPs的最佳添加量为0.8wt.%,复合材料的显微硬度增加至HV122.81,与2024合金相比提高了30.94%。此时复合材料的磨损率和摩擦系数均为最低,分别为0.672×10^(-3) mm^(3)/(N·m)和0.3281,与2024合金相比分别降低了62.71%和10.87%。

关键词： 摩擦磨损试验机   环境可控   结构优化   LabVIEW  

摘要： 为了正确评定润滑剂、润滑添加剂和试验环境对摩擦磨损性能的影响以及研究材料表面摩擦磨损现象及其本质,该文以现有的摩擦磨损试验机为研究基础,对试验环境、驱动方式、数据收集处理方式和体积大小等方面进行优化,进而研发出一种环境可控的往复式摩擦磨损试验机,该试验机可以在不同润滑剂、不同润滑添加剂以及不同温度、不同磁场和不同流场环境下进行摩擦磨损试验。此外,该试验机基于LabVIEW平台的信号采集与控制系统可以实时检测在试验过程中产生的摩擦力、摩擦系数、温度以及磁场强度等数据,从而极大地提高了试验效率。

关键词： 非对称双流道   增压器   平衡阀   微动磨损理论  

摘要： 针对某发动机耐久实验中非对称双流道增压器平衡阀轴磨损较大的问题,论文运用微动磨损模型分析出该磨损的关键因子,提出用平衡阀轴往复滑动的位移循环数来表征载荷循环数。结果发现,平衡阀轴往复滑动的位移较大且频次较高是该磨损的主要原因,改进后方案消除了平衡阀的较大位移波动,耐久实验验证了改进方案平衡阀轴磨损较低。

摘要： Micro/nanostructured surfaces with regular patterns are drawing ever-increasing attention and are widely used in a range of modern industries due to their tribological, optical, and antibacterial properties, etc. For instance, the micro/nanostructures on the lotus leaf exhibit higher superhydrophobicity and self-cleaning properties. The micro- dimple surfaces can decrease the friction force by 80%. How to machine these functional micro/nanostructured surfaces has become the current research focus. The lithography-based or laser-based machining process is the widely used machining method, but they are limited by the high cost or low surface finish. Vibration-assisted machining is a promising process to solve these problems. However, existing vibration- assisted machining systems still suffer from low bandwidth or high coupling ratio, which affects the machining efficiency and machining flexibility. In this thesis, a novel two-degree-of-freedom vibration-assisted ultraprecision machining (2DOF-VAUM) system with high machining efficiency and high machining flexibility is designed to machine these micro/nanostructures. In addition to the design of the 2DOF-VAUM system, the modeling of the cutting force, the functional applications of the 2DOF-VAUM system are also studied. The thesis includes four main research parts as follows: (1) The first part designs the novel 2DOF-VAUM system with a bandwidth of 3000Hz and a low coupling ratio of less than 5%. In the mechanical design, a quasi- ellipse amplification mechanism is proposed to amplify the displacement of the piezoelectric actuator. In comparison with the existing amplification mechanisms, the proposed quasi-ellipse amplification mechanism possesses a compact structure, which can efficiently enhance the bandwidth of the machining. Besides, the orthogonal layout of the amplification mechanism can decrease the coupling ratio. A detailed multi- physics finite element method is proposed to precisely simulate the working pe