摘要:由于铣刀在铣削过程中切削位置不同，固定型铣削测力仪将产生输出误差。为降低铣削位置变化对传感器输出的影响，研制了一种四竖直敏感梁结构的应变型固定式三维铣削测力仪。研究表明, 当铣削位置范围限定时，该测力仪可以将输出信号误差维持在可用范围，并分别进行了静态力测量和动态铣削实验。在静态力测量实验中，在70 mm×70 mm×15 mm工件上，传感器解耦偏差不大于5.58%；在动态切削实验中，使用相同加工参数在不同位置处铣削，传感器测得的铣削力峰峰值最大相差3.73%。对该铣削测力仪的研究为解决竖直方向高刚度的应变型固定式铣削力传感器的解耦问题提供了新的思路和参考。

摘要:针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求，提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识，设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器，通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比，并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后，搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台，对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明，纯模糊控制可提高系统响应性能，但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后，仿真与实验证明，阶跃响应的稳态误差消除，正弦跟随效果明显改善，恒力控制输出力在期望力F=10 N时波动误差为±0.8 N。因此，通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制，具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。

摘要:胶管通常是液压自动厚度控制（automatic gauge control，简称AGC）、自动张力控制（automatic tension control，简称ATC）、弯辊等伺服或比例系统必须使用的元件，其内容积膨胀系数β为控制系统建模的关键参数，对建模精度影响较大，但以往内容积膨胀系数主要在70 MPa~350MPa范围内取经验值，无法保证其准确性。为了解决此问题，首先，利用位移法分析推导了β值的数学模型；然后，设计了一种液压胶管β值的检测方法，由柱塞缸和待测液压胶管构成充满液压油的密闭容腔，通过加载系统使柱塞缸运动，实现密闭容腔内液压油的压缩及液压胶管的膨胀，由检测装置测算出密闭容腔内的体积及压力变化；最后，通过理论计算准确得到液压胶管内容积膨胀系数，为液压胶管的高精度建模奠定了基础。

摘要:针对高速列车受电弓区噪声相对较高的问题，提出受电弓减振安装方案，并在模拟实车环境下验证了其降噪效果和可靠性。首先，在某高速列车上进行了线路运行条件下受电弓区振动和噪声测试，分析发现结构振动是该区域噪声传播的重要方式，设计了一种独特的锥形椭圆结构减振座，用于受电弓弹性安装；其次，搭建了模拟现车试验台，验证减振座的降噪效果；最后，进行了总计252万次的疲劳试验以验证减振座的可靠性。试验结果表明，该减振座能够有效减小受电弓振动对车体的激励，从而降低该区域的噪声，降噪效果约为4 dB(A)，其疲劳可靠性能够满足线路运行要求。

摘要:通过对Q345B钢试件静载拉伸时法向磁场的在线测量，得到了不同载荷作用下的磁信号特征，研究了试件断裂处法向分量H p(y)和特征参量随应力的变化，并建立了磁场梯度指数与应力的量化关系。试验结果表明：当拉应力大于308 MPa时，H p(y)相对于弹性阶段磁信号发生反转现象；根据梯度最大值Kmax的极大值可准确判定试件是否进入塑性阶段；梯度最大值的算术平均值Kavgmax随应力变化的3个阶段分别对应力位移曲线的弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段；Kavgmax值和断裂处Hp(y)值均可反映试件的损伤程度；梯度指数ξ值可表征试件的应力状态。分析结果表明：Jiles-Atherton模型可解释磁信号的反转现象；感应磁场模型可定性解释试件断裂处的磁信号变化原因，与试验结果一致。该研究为利用磁记忆检测技术进行应力表征提供了一种有效方法。

摘要:采用有限元方法获得不同转速下端面和锥面的接触压强，基于该压强采用三维分形和赫兹接触理论计算双面锁紧刀柄与主轴的接触刚度，建立高转速下主轴-双面锁紧刀柄系统仿真模型。分析不同参数对主轴-双面锁紧刀柄(BTF40)系统锥面接触率及结合部接触刚度的影响规律，确定了该新型刀柄的极限转速、拉刀力、碟簧刚度和碟簧预紧力的合理取值区间，研究结果为双面锁紧刀柄的设计与优化提供了理论依据。

摘要:针对薄壁圆筒构件模态测试的需求，提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论，在研究两端固定细弦自由振动的基础上，理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系，研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台，对薄壁圆筒构件进行了模态实测，获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型，并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明，模态振型一致,固有频率误差在5%以内，证明了提出方法的正确性和有效性。

摘要:电液伺服振动试验系统低速和换向时的非线性摩擦力测量和补偿是提高运输环境试验和地震模拟试验等控制精度的重要途径。为了定量获取液压振动台的非线性摩擦力，基于Stribeck效应建立了改进的电液伺服振动试验系统非线性摩擦力理论模型，并结合液压振动台的力平衡方程建立了非线性摩擦力待辨识参数的目标函数。提出一种基于位移闭环控制的简便方法对不同速度下的液压振动台油缸压力差进行测量，得到振动台液压缸与活塞杆之间的摩擦力随速度变化的数值规律。采用基于拟随机序列的混合遗传算法对非线性摩擦力理论模型的4个参数进行了辨识。试验结果证明了本研究方法的可行性，为液压振动试验系统加速度波形失真补偿提供了一定参考。

摘要:为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题，提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆，实现轴向位移的一次放大，通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动，也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动（蠕动）。建立了该直线压电电机的三维有限元模型，利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明：基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后，最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度；在相同条件下，优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍；采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%，大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力，为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。

摘要:针对尺蠖式电机运行过程中导轨与动子对加工与装配要求过高的问题，提出了一种尺蠖式原理的两级复合放大箝位步进压电直线电机，分析了电机的工作原理，设计了电机箝位机构和总体结构。利用有限元软件对箝位机构进行仿真分析，得到柔性结构的最佳尺寸。制作样机并设计实验，得到了电机的速度特性曲线并进行分析。样机的实验结果证明了该方案的可行性，并且在电压峰峰值为100 V、频率为150 Hz的方波信号激励下，电机的空载速度可达1.23 mm/s，最大推力可达1.6N。该电机有效降低了驱动器的加工与装配要求，增强了电机运行的稳定性。

摘要:设计了基于BP神经网络的超声波振动电源控制模型，并应用到新的超声波振动电源中。在730℃铝合金熔体铸造实验过程中，新的超声波振动电源输出频率为19.259 kHz~20.086 kHz，超声波平均振幅为15.93μm，输出功率为1.073 kW~1.203 kW，晶粒的平均尺寸为143.63μm，晶粒尺寸大小均匀。系统仿真与实验结果表明，使用新的超声波振动电源控制模型可以提高电源输出功率和频率的精度，有助于超声波振动电源的稳定工作，提高了铝合金的铸造质量。

摘要:为建立人行荷载的傅里叶级数模型，采用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器得到201人次、1407条连续行走在楼板上的荷载曲线。根据姿态角形成的姿态矩阵可将载体坐标系下的三轴加速度转换到自然坐标系下，通过快速傅里叶变换计算人行荷载纵向、侧向和竖直方向前4阶动力荷载因子及相位角，得出用于解决结构振动舒适度问题的三向傅里叶级数荷载模型。采用小波变换得到单条荷载曲线的时频图，反映出单人在行走过程中行走频率的变异性。将荷载模型与已有的其他模型进行比较，验证了荷载模型的合理性及可行性，为解决大跨度结构人行激励产生的振动问题提供了参考。

摘要:将双谱分析应用于爆震振动信号分析，提出了爆震特征频率提取和强度判定的方法。首先，用功率谱密度估计的方法分析发动机3个方向的振动信号，确定爆震特征频率范围；然后，利用双谱分析不同爆震强度下的振动信号并提取双谱主对角线切片，分析不同状况下的信号频率间的相位耦合关系，确定爆震特征频率；最后，提出了爆震强度评价参数。试验结果表明，相比功率谱密度估计，双谱峰值频率更能凸显爆震特征频率，爆震强度评价参数能有效判定爆震强度。

摘要:首先, 以附加弹性连接(elastic connection, 简称EC)的线性单自由度(single degree of freedom, 简称SDOF)系统为例，研究弹性连接的失效对系统动力时域响应的影响；其次，以一座半漂浮体系的大跨斜拉桥在两组地震作用下的地震响应为例，研究塔（墩）梁间弹性连接失效对大跨斜拉桥结构地震响应的影响。研究表明：弹性连接失效对大跨桥梁动力响应存在重要影响，动力响应存在明显差异；考虑弹性连接失效后，如果在地震中弹性连接出现失效，大跨斜拉桥加劲梁地震内力明显小于未考虑弹性连接失效的情况，但加劲梁和塔顶纵桥向位移会有所增加；应当设置合理的弹性连接及其失效限值，保护主体结构在地震中的安全。

摘要:针对各参数对一种新型电磁作动器电磁力影响机理的问题，利用ANSYS软件建立了该电磁作动器的电磁力仿真计算模型，并对加工好的样机电磁力进行试验测量。结果表明，仿真计算结果能够与试验数据很好的吻合，最大相对误差仅为11.6%，从而验证了仿真模型的有效性。利用该仿真模型分析了齿高、线圈匝数、齿数、气隙、衔铁厚度和轭铁厚度等参数对电磁力的影响，揭示了其影响机理,为这种电磁作动器的进一步优化设计奠定了基础，对类似结构的电磁执行器的设计具有一定的参考价值。

摘要:针对滚动轴承早期故障特征信息难以识别以及带通滤波器参数设置依赖使用者经验等造成共振带不能有效确定并自适应提取的问题，提出了频带幅值熵的概念。在此基础上，将双树复小波变换和Teager能量谱结合，提出了基于双树复小波自适应Teager能量谱的早期故障诊断方法。首先，利用双树复小波将采集到的振动信号分解为不同频带的子信号，并计算各子带的频带幅值熵；然后，将熵值按升序排列后依次作为阈值，提取频带幅值熵大于阈值的子带，依据峭度指标确定最佳阈值，从而自适应并且有效地提取出共振带；最后，对共振带进行Teager能量谱分析，即可从中准确地识别出轴承的故障特征频率。通过信号仿真与实验数据分析验证了该方法的有效性。

摘要:为了研究载荷变化对准零刚度隔振器动态特性及隔振性能的影响，首先,分析具有分段非线性特性的准零刚度隔振器静力学特性;其次，引入光滑函数，应用增量谐波平衡法得到准零刚度隔振器的周期解，分析载荷与激励幅值对隔振器动态特性的影响；最后，定义准零刚度隔振器的力传递率，分析载荷与激励幅值对其隔振性能的影响。研究结果表明：当激励幅值较大时，载荷变化会导致响应的常数项在共振区附近出现交叉折叠的现象；载荷与激励幅值的变化会改变隔振系统的共振频率、传递率峰值以及有效隔振频带,但该准零刚度隔振器的隔振性能仍优于线性隔振器。

摘要:为了研究现浇楼板对混凝土框架结构各构件滞回耗能分布的影响，基于多弹簧杆单元分别建立了矩形梁、考虑梁刚度、强度增强效应的矩形梁以及考虑楼板翼缘的T形梁共4个多层框架结构计算模型，进行了8度罕遇地震作用下结构滞回耗能分布比较分析。计算结果表明：梁强度增大使结构总滞回耗能增加，而梁耗能占总耗能的比例有所下降；梁刚度增大使得结构总滞回耗能略有增加，梁耗能占总耗能比例也有所上升。考虑楼板翼缘作用的T形梁对结构滞回耗能沿层分布、各层梁柱构件之间分布的影响主要体现在梁强度的增大，梁刚度的增大则会使滞回耗能分布产生突变，框架内梁滞回耗能小于外梁而边柱滞回耗能小于中柱。塑性铰的演化过程体现了结说明了楼板翼缘作用对于结构耗能分布的影响不可忽略。

摘要:基于一种改进的行星齿轮箱集总参数模型，将断齿故障等效到时变啮合刚度中，建立了直齿行星齿轮的太阳轮断齿故障、行星轮断齿故障和内齿圈断齿故障的动力学模型。以某单级行星齿轮为研究对象，考虑扭转方向外部激励，对其正常和各断齿故障状态下的动力学模型进行求解，对内齿圈垂直振动加速度信号进行分析。研究结果表明：只考虑扭转方向的外部激励时，正常状态下内齿圈最高点处的垂直振动加速度信号频谱中幅值最高的共振峰与模态能量分布相关；在各断齿故障状态下，内齿圈垂直振动加速度的有效值均大于正常值，时域波形中可看到不同形式的冲击，包络谱中可看到对应的故障特征频率及其倍频成分。

摘要:基于大型振动台模型试验，研究边坡条件对重力式挡墙地震位移模式及其变化方式的影响。振动台模型试验采用2个比尺1∶8的基覆边坡和顺层边坡模型，支挡结构为重力式挡墙与格构式锚杆框架二级组合式结构，地震波选用大瑞人工波和Kobe波。研究表明，基覆边坡中重力式挡墙地震位移模式主要有4类，即绕墙趾向边坡外侧转动、以滑动为主的向边坡外侧滑动与绕墙趾向边坡外侧转动的耦合、以转动为主的绕墙趾向边坡外侧转动与向边坡外侧滑动的耦合以及以滑动为主的向边坡外侧滑动与绕墙踵向边坡方向转动的耦合。顺层边坡中重力式挡墙地震位移模式主要有2类：绕墙趾向边坡外侧转动，绕墙趾向边坡外侧转动与离开边坡土体向外侧滑动的耦合。当地震烈度大于VII度时，重力式挡墙才产生动位移模式。边坡条件、地震波类型及烈度对重力式挡墙地震位移模式及其变化方式的影响较大，对相对位移的影响较小。

摘要:为精确计算波形钢腹板预应力混凝土（prestressed concrete, 简称PC)简支箱梁桥的扭转振动频率，在考虑箱梁自由扭转扭矩与约束扭转扭矩的基础上，运用D′Alembert 原理推导了波形钢腹板PC箱梁桥的扭转振动频率方程，给出了与该桥型扭转振动频率求解相关的极惯性矩、扭转常数及扇形惯性矩的计算方法，并根据简支梁的边界条件求得了该桥型扭转振动频率的计算公式。制作了波形钢腹板PC简支试验梁，对其进行了动力特性测试获得自振频率和振型，在建立试验梁的ANSYS有限元模型时提出波形钢腹板与混凝土翼板实现刚性连接的方法，结合试验梁的实测值和有限元计算值验证了波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率计算公式的正确性。分析了自由扭转扭矩和约束扭转扭矩单独作用时对波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率的影响，研究表明，约束扭转扭矩对其扭转振动频率的影响较大，而自由扭转扭矩对其扭转振动频率的影响很小。

摘要:通过建立三轴向振动台运动耦合装置的传递模型，根据需求频率范围合理选择运动耦合装置刚度。采用有限元方法求解气体润滑问题，仿真分析了供气压力和气膜厚度对气体静压轴承刚度的影响。结果表明，气体静压轴承的刚度随着供气压力的增大而增大，在特定的供气压力下存在一个使气体静压轴承的刚度取得极值的气膜厚度极值点。在此基础上，优化得到一组满足运动耦合装置传递特性要求的供气压力和气膜厚度参数，并通过原理样机进行了验证。实验结果表明，优化得出的运动耦合装置参数满足传递特性要求。

摘要:针对空间大柔性结构受到扰动后所产生的低频率、大幅值振动变形难以测量的问题，利用基于机器视觉的结构振动位移测量方法对此类结构的振动位移进行了测量，并识别了结构的动态特性。首先，理论分析了传统的对加速度信号直接积分获得位移的方法存在低频噪声被放大的问题并进行了实验论证；然后，研究了基于机器视觉的结构振动位移测量方法，进行了方法精确度与有效性的实验验证。实验中采用数码相机作为视觉传感器，对采集的结构振动视频进行图像处理，采用数字图像相关方法提取每帧图像特征点的位置信息，应用亚像素定位方法改进测量精度。将视觉位移测量方法获得的结构固有频率与加速度数据求得的结构固有频率进行比较，验证了基于机器视觉的振动位移测量方法在大柔性结构振动位移测量和动态特性识别方面的应用有效性。

摘要:提出了一种易于用模拟电路实现的基于互相关检测的滚动轴承实时故障诊断方法，首先，用两个加速度传感器在不同测点采集轴承振动信号，将其分别送入相应通道的高Q带通滤波器来选择最优共振带；然后，将两路带通滤波器的输出信号进行互相关检测，将互相关检测得到的信号经低通滤波器，保留低频故障信号；最后，将低通滤波器输出的时域信号通过频谱分析仪显示滚动轴承故障特征频率的谱线以实现滚动轴承的实时故障诊断。用模拟电路的形式将该方法进行搭建，并在QPZZ II实测平台完成滚动轴承的实时故障诊断。结果表明：该方法克服了单一信号源的局限性，能利用互相关函数削弱共振带内部噪声，使诊断结果具有更高的频谱辨识率，而且能够用结构简单、易于维护的模拟电路实现，对轴承实时故障诊断方法的应用与普及具有一定的参考价值。

摘要:针对转子故障诊断问题，提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition，简称VMD)的信号处理方法。该方法在获取分解分量的过程中通过迭代搜寻变分模型最优解来确定每个分量的频率中心及带宽，从而能够自适应地实现信号的频域剖分及各分量的有效分离，对各单分量信号进行希尔伯特变换，即可得到瞬时的频率和幅值信息。对仿真信号和典型转子故障信号进行VMD方法和经验模态分解（empirical mode decomposition, 简称EMD）方法的分析比较，以验证所提方法的有效性。仿真信号的分解结果表明，变分模态能够准确分离出信号中的固有模态分量且不存在模态混叠；转子故障实验信号的分析结果表明，所提方法能够有效提取出明显的故障特征，从而准确诊断出转子存在的故障。

摘要:为了提高拟悬臂梁结构的螺旋线形阀压电泵输出性能，探讨了阀的几何参数和阀的材料参数与泵输出量之间的优化关系。首先，推导了泵流量输出与阀几何参数关系式；然后，在该理论指导下，通过多组试验研究了阀的几何参数对泵输出的量的影响关系，得出选用适当的螺旋极角以及适当降低阀的臂宽和厚度可以提高压电泵的输出；最后，对关键元器件螺旋线形阀材料参数的选用进行了比较，得出选用较低切变模量的阀材料可以提高压电泵输出。试验结果表明：要获得较高的泵流量，阀的极角取值为1.5π、阀厚度取值为0.1 mm时最佳，而流量受臂宽的影响呈单边的趋势性不明显；相同条件下，由于铍青铜的材料切变模量小于弹簧钢的材料切变模量，铍青铜阀压电泵的输出流量高于弹簧钢阀压电泵的输出流量。

摘要:在分析球与不同边缘形态的局部故障之间接触关系的基础上，根据赫兹接触理论建立了球与局部故障光滑圆柱型边缘之间的接触刚度模型，以及球进入故障区域时的时变位移激励模型。考虑弹性流体动力润滑油膜的影响，提出时变冲击激励耦合的球轴承圆弧边缘型局部故障动力学模型。该模型考虑了故障边缘形态特征变化引起的球进入故障时的时变额外位移激励，以及球与故障边缘之间的时变接触刚度。研究滚道表面圆弧型边缘型局部故障激励下的球轴承振动响应特征，并分析故障边缘形态变化对球轴承振动响应特征的影响规律，解决了尖锐边缘型局部故障模型无法描述其边缘形态变化的问题，为获得可靠的局部故障球轴承的动力学响应特征提供新的手段和方法，也为球轴承局部故障的准确识别与定量诊断提供一定的理论依据。

摘要:提出了改进同步挤压小波变换。首先，采用解析模态分解定理将非平稳响应信号分解为多个单分量信号；其次，通过频率转换将分解后的单分量信号从低频区域转换到高频区域以提高时间分辨率；然后，对频率重点关注区域的时频代表值进行局部挤压，提高时频曲线的频率精度；最后，通过两个数值算例和一个拉索试验验证了改进同步挤压小波变换方法的有效性和准确性。研究结果表明，改进同步挤压小波变换能够提高信号在特定区域内的瞬时频率识别精度，是一种可行的时变结构参数识别方法。

摘要:针对汽车覆盖件拼接模具铣削过程铣削力及振动信号测试失真问题，运用经验模态分解(empirical mode decomposition，简称EMD)结合小波阈值降噪原理，对铣削力及振动信号进行降噪处理。对降噪后的振动信号进行时频域分析，研究了不同切削参数、切削进给方向对铣削拼接模具过程动态特性的影响，得到铣削方向由硬度大材料切向硬度小材料，走刀方向与拼接缝成30°夹角时铣削力突变值较小的结论。发现x，y，z方向的切削分力及振动幅值的突变值与轴向切深及进给速度呈现正相关，与切削速度是非线性关系的特性。该研究结果为汽车覆盖件拼接模具硬态铣削的工艺优化提供了理论支持。

摘要:针对齿轮箱中旋转零部件的故障信号是周期性的冲击信号这一特性，提出了一种基于多点峭度（multipoint kurtosis, 简称MKurt）和多点最优最小熵反褶积（multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted，简称MOMEDA）的齿轮箱复合故障特征提取方法。利用MKurt可以有效提取齿轮箱中被噪声淹没的冲击性振动信号的周期，实现对振动信号振动源的追踪。根据故障的周期设置合理的周期区间，通过MOMEDA对原信号进行降噪，进一步提取原信号的周期性冲击。通过仿真信号和实测数据的分析和验证，证明了MKurtMOMEDA方法可以准确有效地诊断齿轮箱复合故障故障特征。