摘要:面向惯性传感与测量系统在超高过载、超高转速等极端应用环境下，介绍了几种典型的瞬态高量程与大动态范围条件下的惯性传感与测量系统技术。重点分析和讨论了极端环境下的超量程与大动态测试所需的特种传感方法与微纳集成制造技术，结合特殊的封装防护与系统集成方法,实现外部恶劣环境影响因子的衰减，以及新型的高过载、高旋运动载体惯性参数的传感与测量。

摘要:由于行波型中空超声电机的驱动信号为高压、高频信号，因此，由行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的各级功率与效率不容易获取，这些因素均影响到后续对行波型中空超声电机性能的研究。针对此问题，首先，通过傅里叶变换的方法对超声电机驱动信号进行处理，构建了电机及其驱动系统各级效率的计算方法；然后，通过实验获取了行波型中空超声电机及其驱动器组成的系统的效率，并进一步研究了驱动频率、驱动电压及谐振匹配点对系统效率的影响。实验表明：驱动频率越靠近谐振频率，系统总效率越高；驱动电压越大，系统总效率越高；驱动电路匹配的谐振点远远高于电机机械谐振频率，使得驱动信号频率介于电路谐振频率和机械谐振频率之间时系统的效率最高。

摘要:研究了影响主轴承摩擦功率损失的影响因素，包括轴承表面粗糙度、润滑油温度、曲轴转速、轴颈间隙和供油提前角，同时分析各影响因素对内燃机主轴承的影响。分析所用物理模型为直列六缸内燃机，其数学模型主要依据有限差分法与欧拉法求解雷诺方程，润滑油膜接触通过在时域内压力平衡迭代计算。对内燃机曲轴主轴承摩擦功率损失影响因素进行了探讨，计算结果表明，在内燃机零部件设计阶段应充分考虑轴承间隙以及表面粗糙度对摩擦功率损失的影响。

摘要:针对大型风力发电机组齿轮传动链动态刚度引起的机组结构振动问题，综合轮齿弯曲变形、齿根过度圆角处的基体变形和接触变形等因素，建立齿轮时变啮合刚度的量化分析模型，并与有限元动态啮合模型对比验证理论模型的正确性。在此基础上考虑齿轮时变啮合刚度和轴扭转刚度推导1.5 MW风力机传动链的动态总刚度，用于分析传动链在动态刚度下固有特性变化规律及传动链临界转速对动态刚度参数的敏感性，量化显示动态刚度幅值变化引起的临界转速波动。研究表明,齿轮时变啮合刚度的波动会引起传动链临界转速的不稳定，增大时变刚度幅值会引起转子系统临界转速的升高，但总体上啮合刚度波动对临界转速的影响处于非敏感区。本研究对揭示风力机齿轮传动链的内部刚度激励机理和实现系统动态性能优化设计提供理论依据。

摘要:为了解决特种车辆变速箱圆柱滚子轴承由于振动信号的非线性、非平稳特征较为微弱，提取的特征量数值不明显且现实中难以获得大量含丰富特征的典型故障样本而难以对其进行准确诊断的问题，应用小波包近似熵和支持向量机对特种车辆变速箱圆柱滚子轴承进行诊断。首先，在自行搭建的模拟实验台上采集某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承正常、外圈磨损、滚动体故障、点蚀和压痕4种典型状态的振动信号;然后,分别提取4种典型状态振动信号的小波包近似熵值作为支持向量机的输入，根据支持向量机的输出结果来确定圆柱滚子轴承是否发生故障和故障类型。结果表明，该方法能有效对某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承的典型状态进行诊断，为其他相似变速箱圆柱滚子轴承的故障诊断提供一种参考途径，具有一定的工程实用价值。

摘要:为分析低频超声透皮给药过程中由超声空化引起的发热问题，基于压电方程、热平衡方程和声压平衡方程，利用COMSOL有限元软件建立了低频超声透皮给药过程中压电-声-热耦合仿真计算模型。通过理论分析和FLIR热成像仪的温度测量实验，获得了系统在超声输入功率为5.5 W、频率为21 kHz下的温度场分布与外表面最大温度变化曲线。超声换能器与低频超声透皮给药系统（空气中）的温度场分布及其最大温度值的仿真分析结果都与实验值一致，即在低频超声透皮给药过程中，药液中超声空化会造成声波大幅衰减，从而把部分声能直接转化为热能，导致药液温度快速上升，15 min时外表面最高温度可达40℃，内部辐射头下方最大温度的理论值可达41.3℃，达到了低频超声透皮给药的温度安全要求（≤42℃）。计算与实验结果表明，所建立的压电-声-热耦合计算模型可以预测系统温度变化，可用于超声作用时间、换能器结构尺寸和材料参数的优化设计。

摘要:在分析传统轴承故障诊断方法不足的基础上，提出了基于相关匹配的滚动轴承故障诊断新方法。该方法使用滚动轴承故障冲击的动力学模型建立故障脉冲的解析模型，并以该模型作为匹配原子，采用谱峭度、峭度、平滑系数及相关系数方法对匹配模型进行了全方位的优化。该方法在一维时间域上以周期性的最优化脉冲模型，对轴承振动信号中等时间间隔的故障脉冲进行最佳逼近，不仅解决了传统匹配追踪法的欠分解或过分解的问题，并能有效地提取出不同故障时间产生的故障脉冲，便于进一步的轴承故障的量化分析。仿真和试验结果验证了该方法的可行性与有效性。

摘要:针对某轻型客车高速时中部和后部地板振动脚感发麻的问题，首先，对车架和车身地板进行模态摸底测试和实车道路试验测试；其次，采用阶次跟踪法和频谱分析法分析出传动轴1阶扭转振动是地板振动的主要激励源，并利用模态分析法发现地板的第8阶局部模态频率与传动轴的1阶频率相接近，地板的局部共振是其振动发麻的主因；然后，从激励传递路径和优化地板模态分布两方面着手进行改进，利用虚拟样机技术优化传动轴橡胶支承的刚度，以最大幅度地减少传动轴振动向车内的传递，并采用有限元技术优化了地板的模态分布，使之避开了发动机和传动轴的工作频率范围；最后，通过样车试验验证了改进措施的有效性，解决了地板振动发麻的问题。

摘要:基于谱元法将核密度估计方法用于解决结构的损伤识别，从而得到了损伤位置的概率密度函数。通过建立压电 结构耦合的三维谱元法模型，模拟Lamb波在铝板完好及损伤结构中的传播过程。利用连续小波变换计算响应信号在传感器之间的飞行时间，得到Lamb波在结构中的传播速度。通过对Rayleigh Lamb方程的数值分析，得到Lamb波的理论传播速度，并将其与谱元法得到的结果进行对比，证实了谱元法模型的准确性。在椭圆定位技术的基础上，考虑环境不确定性对测量信号的影响，引入核密度估计方法将损伤位置识别转化为一种概率性问题。讨论了3种噪声水平情况下的损伤位置的概率密度函数，并给出了最终识别的结果。结果表明，核密度估计方法能够有效地识别出损伤位置，最大误差在5%左右。

摘要:某国产轿车存在空调开启时车内噪声较大及怠速时车内出现间歇性异常噪声问题，为寻找振源，对样车及其压缩机系统进行了试验诊断与分析，包括样车摸底试验、压缩机安装状态的刚体模态试验、压缩机在消声室中的台架试验等，最终确定压缩机噪声较大原因为空调管路制冷剂冲击导致的管路振动噪声向车内的直接传递，间歇性异常噪声原因为压缩机工作频率与发动机8阶工作频率的拍频。根据诊断结果，提出了相应的改进措施，并进行了改进后样车的试验验证，结果表明改进效果比较明显。

摘要:针对滚动轴承发生故障时振动信号表现出来的脉冲特性，提出了一种基于〖WTBX〗α〖WTBZ〗稳定分布和支持向量机的模式分类方法。介绍了〖WTBX〗α〖WTBZ〗稳定分布的定义和概率密度函数，并与故障轴承振动信号的概率密度函数曲线进行比较，证明了具有脉冲特性的轴承振动信号符合〖WTBX〗α〖WTBZ〗稳定分布。用小波包分解技术对不同类型的轴承实测数据进行分解，并提取相应特征参数作为特征向量，建立支持向量机诊断模型，进行特征模式分类。通过与传统的基于峭度和方差的模式分类方法进行比较，表明该方法具有较高的诊断准确性。

摘要:针对高拱坝泄洪振动监测中振动传感器测试精度受水流等环境背景噪声及测点位置影响的问题，提出基于坝体结构振动响应方差贡献率的多传感器数据级融合方法，以提高振动数据的测量精度和坝体信息（频率）的完整性。该方法通过定义振动信号的方差贡献率，使振动信号的融合系数在不同时刻均随方差贡献率而动态变化，实现融合权重系数的动态分配。高拱坝数值模拟试验和原型振动测试信号数据融合结果表明，该方法可挖掘结构振动高频微弱信息，较全面地保留坝体结构的整体动力特性信息。与基于相关函数的融合方法相比，该方法在高拱坝等密频结构动力特性信息的完整性和精度提取方面具有更好的应用前景。

摘要:基于机床结构中的能量分布，在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性，基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型，对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性，并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率，以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案，优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低，主轴轴端的动态响应幅值降低，从而使整机动态性能得到改善，验证了该优化方法的可行性。

摘要:针对旋转机械故障振动信号的降噪问题，提出一种基于短时Fourier变换(short time Fourier transform,简称STFT)时频谱系数收缩的信号降噪方法。先将信号进行STFT，得到其时频谱。由于谱系数为复数，故根据模值大小进行谱系数收缩，并利用步长迭代算法在0到谱系数最大模值的区间内估计最优阈值。迭代运算过程中，首先，分别采用基本的硬阈值函数和软阈值函数进行系数收缩；然后，以改进风险函数为阈值评价标准，估计最优阈值；最后，利用最优阈值重新进行谱系数收缩，对得到的新谱进行STFT逆变换，重构降噪后的时域信号。仿真信号与试验数据的处理结果表明，利用所估计的最优阈值，STFT时频谱系数硬、软阈值函数收缩方法均能够实现噪声混合信号的降噪。

摘要:针对屏蔽罩快速开合过程中其支撑臂易产生扭转弹性形变这一问题，基于分布参数法建立了能够描述屏蔽罩支撑臂扭转弹性形变特性的支撑臂动力学模型，并结合驱动与传动机构的集中参数描述方法，建立了屏蔽罩系统集中 分布参数模型。在此集中 分布参数模型基础上，采用多目标非线性约束优化算法对屏蔽罩系统结构参数进行优化。实验结果表明，屏蔽罩支撑臂扭转共振频率提高了60%，抑制了屏蔽罩系统的机械共振，减小了屏蔽罩基体振动，使目标执行器位置偏移量减小至8μm。

摘要:经验模式分解（empirical mode decomposition 简称EMD）中包络均值代替信号实际均值的算法误差，使其在处理复杂多频振动信号时易出现模式混叠，引起分析误差。针对这一问题，采用同步压缩小波变换（synchrosqueezed wavelet transform ，简称SWT）根据时间 尺度平面中各元素模的大小，对平面内的能量进行重新分配，通过映射关系将时间 尺度平面转化为时间 频率平面，获得频率曲线更加集中的时频表达。这一方法的正交性与算法自身良好的数据驱动性降低了模式混叠引起的时频分析误差，多组分仿真信号时频特征提取证明了SWT的优异时频特性，利用旋转机械不对中振动位移信号进行了实测数据分析。结果表明，SWT能够精确描述谐波信号的频率构成，且所获时频能量分布集中，时、频域定位精度高，为机械设备的状态监测与故障诊断提供了一种新的时频分析手段。

摘要:为了进一步提高试验场可靠性强化试验及结果评价的合理性，利用有限元仿真的方法和Smith-Watson-Topper疲劳寿命预测理论，分析了不同车速、车辆质量及轴距条件下试验样车前地板部件的疲劳寿命，计算了中度标准搓板路的强化系数，绘制了K-v,K-m和K-L曲线,探讨了车速、质量及轴距对强化系数的影响。绘制了K-v-m和K-v-L曲面，给出了K-v-m和K-v-L回归模型。研究结果把强化系数扩展到了强化区间，揭示了强化系数随着车速、车辆质量及轴距变化的规律。根据强化系数的变化可对试验规程适当修正，进而得到更加准确的评价结果。

摘要:为了在支持向量机(support vector machine,简称SVM)中合理引入代价敏感机制来降低故障误诊断的代价，提出一种多分类SVM的代价敏感加权故障诊断方法。该方法通过对多分类SVM的硬判决得票矩阵进行代价敏感加权，将故障误诊断的代价作为权重融入SVM的硬判决，并分析硬判决的得票数和得票权重，从而构造出各故障的概率分配，最终实现多分类故障的SVM代价敏感加权诊断及概率输出。实验结果表明，多分类SVM代价敏感加权处理的诊断结果更趋向于高代价故障，所提方法能够有效降低故障误诊断的代价。

摘要:为研究在跳车情况下，车辆荷载对桥梁振动的影响，以一双塔斜拉桥模型为研究对象，建立考虑跳车情况的车 桥耦合振动试验系统。采用连续小波变换对主梁振动信号的时频特征及能量分布进行了研究，探讨了不同路面工况下跳车对桥梁的冲击作用，得到了不同部位发生跳车时桥梁振动的响应分布规律，为桥梁设计和安全运营提供了参考依据。

摘要:针对现有液压激振装置利用液压阀的阻尼效应来控制振动存在理论能效非常低的问题，提出了一种基于变惯量飞轮振摆的液压激振方法。将振体与作动缸活塞杆连接，液压马达传动轴与变量飞轮连接，作动缸与液压马达结成闭式液压回路。振体振动时带动作动缸输出交变压力油，驱动液压马达和飞轮振摆。由于飞轮的转动惯量能按照振体的运动相位指令变化，故在振摆过程中飞轮和振体之间能形成动量循环，并藉此强化振动。这种动量循环激振没有节流损失，节能效果明显。构建了液压激振系统的数学模型，并对其动力学性能进行了理论分析和Matlab仿真验证。结果表明，变量飞轮激振效果与作动缸工作面积、液压马达排量及飞轮惯量调节系数等结构参数有关，在适当条件下激振效果明显。

摘要:研究了热应力对飞行器机翼结构固有频率的影响。用ANSYS建立机翼结构有限元模型，计算了均匀温度场、非均匀温度场和非均匀可变温度场条件下的结构热应力分布和振动模态。根据固有振动的结构变形,分析了热应力对固有频率的影响效应。研究结果表明，热环境下机翼结构因材料属性的退化导致固有频率下降，但对于振型节线处于翼面内部的振动模态，附加热应力刚度矩阵在结构总刚度矩阵变化中起主导作用，使该阶固有频率增大。

摘要:结合铁路货车滚动轴承检测中的常见典型故障，根据谱峭度法中峭度值最大化原则和工程实际中的快速精准需求，提出了一种典型谱峭图算法。将此方法用于共振解调技术中带通滤波器的中心频率和带宽参数的自动选取，形成基于典型谱峭图的共振解调方法。在货车滚动轴承实验台上对自然形成的故障轴承进行多次振动测试实验。将基于典型谱峭图的共振解调方法应用到实测振动信号的故障诊断分析中，并与基于快速峭度图的共振解调方法进行对比，结果验证了该方法能更有效地检测到货车滚动轴承中的故障并能诊断出故障类型。

摘要:为了分析柔顺机构的动态性能和力学传递关系，提出一种新型的基于传递矩阵法的振动力学模型。柔顺机构由若干个柔性铰链与杆件顺序联接而成，采用传递矩阵法描述其力学状态量的传递关系。将柔性铰链视为拉伸和弯曲变形的弹性梁，应用材料力学理论建立反映其自振性能的传递矩阵。将杆件视为刚体，采用动量矩定理建立其动力学模型，得到描述振动刚体的传递矩阵。按照柔顺机构的联接形式，将每个元件的传递矩阵进行拼装，得到系统总传递矩阵。总传递方程以柔顺机构的边界点状态矢量为未知变量，矩阵中的元素为机构结构参数和频率的函数。应用边界条件，可得柔顺机构的特征方程，通过求解方程可得系统的固有频率和振型。将外力纳入传递矩阵，建立反映外力激励与系统的关系的扩展传递矩阵以求解系统的频率响应。通过2种常用平面柔顺机构的动态性能分析，结果表明所建立模型的正确性，能精确描述柔顺机构力学传递关系。

摘要:考虑物料在斜向激振模式下压实进程中的弹塑性变形，提出一种仅依据土壤特性参数的水平对称及垂直不对称滞回动力学模型。在一次近似的前提下，利用渐进法(krylov-ogoliubov mitropolsky,简称KBM)将非线性作用力线性化为等效刚度和等效阻尼，并推导出系统的频响方程及响应解。数值仿真结果表明，由于非线性滞回力作用，压实进程中系统出现“软化”趋势，振动轮波形发生畸变，稳态下水平方向上呈现只含基波和奇次倍谐波的响应谱，垂直方向上呈现含除基波外明显的各奇、偶次倍谐波的谱特征。土壤现场压实试验分析结果与仿真结果基本吻合，滞回响应特性的研究为压实工况的实时监测和提高压实性能提供了理论依据。

摘要:针对自动机工作时的短时冲击信号特征，首先，对其运动形态进行分解，截取与故障构件动作相对应的振动信号进行分析；其次，利用多层小波包分解截取信号，对其频率成分及能量分布进行研究；然后，将小波包分解后频带能量大的信号重构进行局域波分解，同时提取局域波奇异谱熵、边际谱熵和特征空间谱熵定量描述信号状态的时域、频域和能量的变化，并将其作为故障特征量；最后，利用遗传算法的全局寻优能力对支持向量机的参数进行优化，建立了遗传支持向量机(genetic algorithms-support vector machine,简称GA-SVM)模型，将提取的特征量输入其中进行故障分类识别，并将识别结果与空间穷尽搜索支持向量机(support vector machine,简称SVM)的识别结果进行对比。

摘要:对过程阻尼效应在钛合金铣削加工中的应用进了行研究。利用隐式龙格库塔法，计算典型钛合金材料铣削加工中干涉产生的侵入面积以及阻力，建立考虑过程阻尼效应的非线性铣削动力学模型，并基于此模型设计减振后角抑制颤振。计算与试验结果对比分析表明，所建模型能够较为准确地预测稳定性极限，过程阻尼效应可使低速区极限切深显著增加，而减振后角可使过程阻尼效应增强，进一步拓展稳定区域。

摘要:针对在总体平均经验模式分解(ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD)的多个内禀模态分量(intrinsic mode function，简称IMF)中，如何选取出反应故障特征的敏感IMF的问题，提出一种基于快速谱峭度图的敏感IMF选取方法。由EEMD分解获得的一组无模式混淆的IMF，计算原信及各个IMF的快速谱峭度图，选择每个快速谱峭度图中谱峭度最大值所处的频带作为参考频带，比较各个IMF的参考频带与原信号谱峭度最大值所处频带之间的从属关系，筛选出反应故障特征的敏感IMF，为后续故障诊断提供特征信息。将该方法应用于模拟仿真信号及滚动轴承滚动体故障信号，验证了方法的有效性。

摘要:为深入研究转向架对重载货车动力学特性的影响，以某空车工况的40t轴重矿石车为研究对象，在实车装配模型的基础上建立了整车及车厢的力学仿真模型，并应用有限元法对二者进行了模态分析。对实际车辆进行了模态实验研究，通过计算结果及实验结果的对比，从刚体振型及弹性体振型两个方面考察了转向架对重载货车车厢模态特性的影响。研究表明，转向架的质量、刚度及边界条件均会对模态计算结果产生影响，整车模型能更精确地描述实车的模态特性。

摘要:局部柔度可描述结构上出现的裂纹，结构的模态参数将随着裂纹的扩展而改变，利用这一变化可辨识出裂纹发生的位置和深度。由此，建立了一种基于局部柔度变化的管道裂纹定量识别方法。该方法通过将管道结构沿径向离散为一系列依次嵌套的薄壁环，从而求得裂纹引起的局部柔度的变化规律，进而获得局部柔度与管道固有频率的特征关系，绘制裂纹管道的各阶固有频率曲面。采用实测前3阶固有频率去截取相应的固有频率曲面，获得各阶频率等高线，利用其交点定量诊断裂纹的位置与深度。实验结果验证了该方法的有效性。

摘要:针对传统弹用涡扇发动机的供油调节器存在结构复杂、燃油调节速度低和电磁兼容性差等不足，提出了一种基于直线型超声电机驱动的新型供油调节器。分析了直线型超声电机驱动供油调节器进行燃油流量控制的机理，建立了调节器执行机构运动的物理模型，分别推导了执行机构在启动加速、稳态匀速、制动减速三个过程的运动方程。在此基础上，通过数值计算方法对其燃油调节时间进行了计算，最后通过试验进行了验证。结果表明，该调节器的燃油调节时间达到毫秒级，较传统供油调节器缩短了1~2个数量级，可更加快速地调整飞行器飞行状态，有效提高其机动和生存能力。