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基于VMD重构数据增强的不平衡少样本轴承故障识别方法
1
作者 张锐 赵锦钰 +5 位作者 郭洪飞 王燕 杨思妍 刘婷婷 周卫斌 游国栋 《计算机集成制造系统》 北大核心 2026年第1期339-354,共16页
滚动轴承在机械设备中至关重要,其健康状态直接关系到机械设备安全运行和整体性能,然而,实际运行中获取足够的故障样本进行研究是一项挑战。因此,针对实际工况下故障样本数量缺少、与正常样本数量相比形成类不平衡的情形,提出一种基于... 滚动轴承在机械设备中至关重要,其健康状态直接关系到机械设备安全运行和整体性能,然而,实际运行中获取足够的故障样本进行研究是一项挑战。因此,针对实际工况下故障样本数量缺少、与正常样本数量相比形成类不平衡的情形,提出一种基于变分模态分解(VMD)重构数据增强的故障识别模型。首先,通过VMD分解和滤波调整将轴承故障信号重构为平衡数据集。其次,建立各故障类型样本特征参数与不同故障尺寸间关联性,实现生成样本特征评估。最后,通过深度学习YOLOv8算法对各不平衡比例数据集进行深入分析。分析实验结果表明,所提方法能有效扩充少样本场景下的轴承故障数据,提高故障识别精度,从数据层面解决类不平衡问题,对于轴承不平衡样本故障识别具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 故障识别 不平衡样本 变分模态分解 数据增强 滚动轴承
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生成式零样本深度学习模型的轴承故障诊断方法
2
作者 刘月文 刘文淼 +2 位作者 李永亭 齐咏生 刘慧文 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第1期201-209,共9页
基于深度学习的故障诊断模型需要大量数据进行训练,然而在实际工况中环境恶劣,完备故障数据的获取困难,导致模型训练精度差甚至无法训练。为此,引入生成式零样本学习模型,然而生成式模型也存在一些局限性,如生成的特征质量可能比较差,... 基于深度学习的故障诊断模型需要大量数据进行训练,然而在实际工况中环境恶劣,完备故障数据的获取困难,导致模型训练精度差甚至无法训练。为此,引入生成式零样本学习模型,然而生成式模型也存在一些局限性,如生成的特征质量可能比较差,与真实特征之间存在较大差距,限制模型性能。针对此问题,提出一种结合互补属性和回归模块生成式零样本学习(CARMGZSL)方法并应用于轴承故障诊断。首先采用连续小波变换将一维故障信号转换为时频图,使用CNN提取故障特征;然后设计一种语义属性模块,依据不同故障定义不同语义属性,通过生成对抗模块将可见类故障的语义属性和故障特征进行对抗性训练,生成不可见类故障特征并送入判别器,和真实故障样本特征进行判别;再构造一类回归模块,将生成样本特征通过回归模块重构为语义属性送入生成器,使生成样本特征更加逼真;最后通过相似性度量实现对不可见类故障与生成式不可见类故障的距离判别,完成故障识别。通过凯斯西储大学轴承数据集进行算法验证,结果表明,在零样本情况下,该方法可实现滚动轴承零样本故障诊断,相比于其他经典的零样本诊断算法,所提方法平均准确率达到92.32%,具有更好的诊断性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 零样本学习 故障诊断 生成对抗网络 语义特征
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航空发动机主轴球轴承沟道故障动力学建模与振动特性分析
3
作者 杨海生 张帅龙 +2 位作者 邓四二 雷金涛 尉询楷 《轴承》 北大核心 2026年第3期97-104,共8页
为准确分析航空发动机主轴球轴承沟道故障的振动特性,针对简化模型无法考虑保持架打滑及承载后接触角变化等问题,考虑轴承沟道故障区域处接触变形量的改变,建立了球轴承沟道故障动力学模型,并分析了转速、径向游隙对轴承振动响应的影响... 为准确分析航空发动机主轴球轴承沟道故障的振动特性,针对简化模型无法考虑保持架打滑及承载后接触角变化等问题,考虑轴承沟道故障区域处接触变形量的改变,建立了球轴承沟道故障动力学模型,并分析了转速、径向游隙对轴承振动响应的影响规律。研究结果表明:高速球轴承故障特征频率受保持架打滑的影响较大;转速增大时,轴承故障特征频率仿真值与理论值间的差值随保持架打滑率的变化而变化,故障特征频率的幅值逐渐降低,故障带来的冲击效应减弱;径向游隙增大时,外沟道故障特征频率的幅值增大,内沟道故障特征频率的幅值减小但边频带数量增多且幅值增大,调制现象更明显。 展开更多
关键词 滚动轴承 角接触球轴承 动力学模型 保持架 打滑 转速 径向游隙 特征频率
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基于改进递归图与双通道增强残差网络的滚动轴承故障诊断
4
作者 李俊卿 韩小平 +2 位作者 黄涛 刘若尧 何玉灵 《轴承》 北大核心 2026年第3期81-88,共8页
针对递归图难以处理长序列以及存在特征冗余的问题,提出了多尺度非对称递归图(MARP);同时,针对模型单一输入形式导致故障特征信息丢失,准确率下降的问题,提出了基于双通道增强残差网络(DE-ResNet)的滚动轴承故障诊断模型。通过3层小波... 针对递归图难以处理长序列以及存在特征冗余的问题,提出了多尺度非对称递归图(MARP);同时,针对模型单一输入形式导致故障特征信息丢失,准确率下降的问题,提出了基于双通道增强残差网络(DE-ResNet)的滚动轴承故障诊断模型。通过3层小波分解将原始振动信号分解为不同尺度的频率成分,经过切割与重构生成MARP;将压缩-激励模块融入残差块并将残差网络第1个大卷积层拆解为3个小卷积层,从而得到增强的双通道残差网络模型;将一维原始振动信号和MARP输入DE-ResNet进行轴承故障分类诊断。使用江南大学轴承数据集进行模型验证,结果表明:MARP增强了对长序列的特征表达能力,避免了递归图的特征冗余问题;在残差块中加入压缩激励模块并进行卷积层拆解可以提高模型的特征提取能力,减少模型参数量,加快模型运行速度;DE-ResNet模型的故障诊断准确率为98.75%,高于LeNet,AlexNet,DenseNet等模型,具有准确率较高,泛化性能较强的优势。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 深度学习 人工神经网络 递归滤波 残差 特征融合
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基于多样性数据生成的滚动轴承领域泛化剩余使用寿命预测方法
5
作者 宋仁旺 姚程昊 +1 位作者 石慧 陈琳英 《振动与冲击》 北大核心 2026年第1期290-301,共12页
针对滚动轴承剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测过程中,存在的可用于训练的数据稀少,且未知工况下轴承的实际运行数据和训练数据有明显分布差异,从而导致寿命预测模型泛化性能大幅下降的问题。研究了一种基于多样性数据生成... 针对滚动轴承剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测过程中,存在的可用于训练的数据稀少,且未知工况下轴承的实际运行数据和训练数据有明显分布差异,从而导致寿命预测模型泛化性能大幅下降的问题。研究了一种基于多样性数据生成的滚动轴承领域泛化剩余寿命预测方法。首先,构建相空间数据生成模块,在捕获退化过程中慢变信息的同时,实现样本多样性增强。在此基础上,构建对抗域外数据生成模块,并采取对抗的训练方式,基于所搭建的对抗性数据生成框架获得伪域,进一步扩充了可用样本的多样性,在该框架中添加了域差异函数从而增强伪域的多样性,并添加了流形正则化和语义正则化确保伪域的一致性。最后,基于扩充后的多样性样本,搭建双通道深度卷积回归网络用于RUL预测的领域泛化训练,在PHM2012数据集下实现未知工况下的滚动轴承RUL预测,试验结果验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 领域泛化 剩余使用寿命(RUL)预测 未知工况 多样性数据生成 对抗性数据生成
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基于多特征融合的轴承故障诊断方法
6
作者 张娜 王卓 +1 位作者 王枭雄 白晓平 《现代电子技术》 北大核心 2026年第4期178-186,共9页
旋转机械设备轴承的转速会随工作环境变化而波动,该波动会干扰故障特征提取。为了更准确地识别出轴承故障在不同转速下引发的信号微弱变化,提出一种基于多特征融合的轴承故障诊断方法。该研究基于声发射信号,采集了三种转速下轴承的内... 旋转机械设备轴承的转速会随工作环境变化而波动,该波动会干扰故障特征提取。为了更准确地识别出轴承故障在不同转速下引发的信号微弱变化,提出一种基于多特征融合的轴承故障诊断方法。该研究基于声发射信号,采集了三种转速下轴承的内圈故障、外圈故障和滚动体故障数据。首先,将一维声发射时序信号通过小波变换(WT)和灰度化处理转换为二维灰度图像。其次,将二维图像作为特征图,输入到优化后的梯度方向直方图(HOG)、局部二值模式(LBP)及深度神经网络(CVGG16)中进行特征提取,构建HLV模型以得到特征图的全方位、多层次信息。最后,将HLV模型提取到的三类特征进行多特征串行融合,采用主成分分析(PCA)对融合后的特征进行降维,提升检测速率;使用支持向量机(SVM)学习算法训练分类模型,进而实现轴承的故障诊断。研究结果表明:HLV特征提取模型与其他单一模型相比可以得到更有效的故障特征,准确率为97.50%,采用的PCA可提升训练速率;所提WHLVS轴承故障诊断方法相较于其他方法具有优越性,精确率高达97.52%;在三种公开数据集上的评估指标P、R、F_(1)、mAP均在94%以上,验证了该方法的可靠性和应用潜力。 展开更多
关键词 轴承 故障诊断 多特征融合 声发射信号 小波变换 主成分分析 支持向量机
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基于响应面模型及多目标遗传算法的弹性支承轴承套圈优化设计
7
作者 潘为民 候森 +2 位作者 时可可 曲琼 张玉卓 《轴承》 北大核心 2026年第3期22-28,共7页
针对某型鼠笼式弹性支承轴承套圈刚度不满足设计要求的问题,通过静力学和响应面模型分析了弹性支承梁的长度、厚度、宽度、数量以及过渡圆弧半径对套圈变形和应力的影响程度,结果表明厚度、长度和过渡圆弧半径对其刚度显著影响。在此基... 针对某型鼠笼式弹性支承轴承套圈刚度不满足设计要求的问题,通过静力学和响应面模型分析了弹性支承梁的长度、厚度、宽度、数量以及过渡圆弧半径对套圈变形和应力的影响程度,结果表明厚度、长度和过渡圆弧半径对其刚度显著影响。在此基础上,基于多目标遗传算法对弹性支承轴承套圈进行优化设计并进行试验验证,优化后的轴承套圈刚度满足设计要求,且最大应力相比优化前降低了12.9%,证明了优化设计方案的正确性。 展开更多
关键词 滚动轴承 航空发动机 轴承套圈 静力学 刚度 优化设计 试验
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自适应特征选择的BiLSTM-LSTM滚动轴承寿命预测研究
8
作者 聂磊 徐诗奕 +1 位作者 张吕凡 蔡文涛 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第2期197-202,209,共7页
为了实现剩余寿命预测过程中的自主特征筛选,有效利用筛选出的最优特征集数据,提出了一种基于自适应特征选择法与BiLSTM-LSTM的预测模型。该方法先利用自适应特征选择法自主地对时、频域特征进行筛选;然后利用主成分分析法(PCA)构建趋... 为了实现剩余寿命预测过程中的自主特征筛选,有效利用筛选出的最优特征集数据,提出了一种基于自适应特征选择法与BiLSTM-LSTM的预测模型。该方法先利用自适应特征选择法自主地对时、频域特征进行筛选;然后利用主成分分析法(PCA)构建趋势性量化健康指标(HI),最后将HI输入BiLSTM-LSTM网络中,对滚动轴承的剩余寿命进行预测。利用IMS轴承公开数据集验证了提出的基于自适应特征选择法和BiLSTM-LSTM神经网络的预测模型在滚动轴承的退化趋势与剩余使用寿命预测上的有效性,并在PHM2012轴承公开数据集上进行了泛化性检验,进一步验证了方法的优越性。 展开更多
关键词 滚动轴承 自适应特征选择法 双向长短期记忆神经网络 长短期记忆神经网络 寿命预测
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基于轴承退化状态估计与1DCNN-BiGRU-SA的轴承寿命预测方法
9
作者 吴胜利 刘依航 邢文婷 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第3期208-219,共12页
针对滚动轴承运行工况恶劣、有效特征难以提取,且轴承寿命预测存在初始预测时间(first prediction time,FPT)难确定、单一模型精度低的问题,提出一种联合轴承退化状态估计与一维卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(1DCNN-BiGRU... 针对滚动轴承运行工况恶劣、有效特征难以提取,且轴承寿命预测存在初始预测时间(first prediction time,FPT)难确定、单一模型精度低的问题,提出一种联合轴承退化状态估计与一维卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(1DCNN-BiGRU-SA)的轴承寿命预测方法。首先,利用经过三角拓扑聚合优化算法(triangulation topology aggregation optimizer,TTAO)优化的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)并结合皮尔逊相关系数对信号进行降噪重构;其次,对重构信号的时域退化特征进行提取,通过构建退化特征融合机制实现轴承FPT的高精度确定,进而更精准地表征轴承全生命周期内的退化状态演化规律;最后,构建嵌入自注意力机制(self-attention,SA)的1DCNN-BiGRU模型,将多时域特征构成的时间序列作为输入,进行轴承寿命预测。利用XJTU-SY滚动轴承加速寿命试验数据集验证文章所提方法的有效性。研究结果表明,所提出的寿命预测方法具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 轴承寿命预测 初始预测时间 三角拓扑聚合优化 特征融合 1DCNN-BiGRU-SA
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陶瓷轴承的性能短板与应用限制
10
作者 杨晓蔚 《轴承》 北大核心 2026年第3期1-7,共7页
陶瓷轴承具有非常优异的材料性能与使用特性,在高性能领域的应用越来越广泛。但陶瓷材料也存在一些显著的性能短板,如低韧性、高脆性、裂纹敏感性强,因而在重载荷、复杂载荷条件下,陶瓷轴承可能面临较大的断裂或碎裂破坏风险,难以满足... 陶瓷轴承具有非常优异的材料性能与使用特性,在高性能领域的应用越来越广泛。但陶瓷材料也存在一些显著的性能短板,如低韧性、高脆性、裂纹敏感性强,因而在重载荷、复杂载荷条件下,陶瓷轴承可能面临较大的断裂或碎裂破坏风险,难以满足高可靠性尤其是高安全性的要求。另外,陶瓷轴承在基础研究、制造检测、运用维护及经济性等其他方面仍存在一些难题,也对其形成了应用限制。只有客观全面地给出正、反两方面的完整信息,扬长避短,才更有利于陶瓷轴承的技术研发、用户选用与市场拓展。 展开更多
关键词 滚动轴承 陶瓷轴承 韧性 强度 应用
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基于多重同步压缩变换的滚动轴承变速工况故障诊断研究
11
作者 吴世立 《机械管理开发》 2026年第2期60-62,共3页
研究提出基于多重同步压缩变换的故障诊断方法,解决滚动轴承故障特征难以提取的问题。实验结果表明,针对内圈故障线性变速工况,研究方法准确率达94.50%,提升16.2%;外圈故障转速突变时,研究方法准确率达92.10%;内圈+外圈复合故障线性变... 研究提出基于多重同步压缩变换的故障诊断方法,解决滚动轴承故障特征难以提取的问题。实验结果表明,针对内圈故障线性变速工况,研究方法准确率达94.50%,提升16.2%;外圈故障转速突变时,研究方法准确率达92.10%;内圈+外圈复合故障线性变速场景,研究方法准确率为89.60%。诊断研究说明该方法能有效提升故障特征的时频聚集性,为轴承故障诊断提供可靠技术支撑。 展开更多
关键词 滚动轴承 变速工况 多重同步压缩变换 故障诊断
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工程实践中轴承静力学仿真工具的可靠性与一致性研究
12
作者 何云静 《模具制造》 2026年第2期150-152,共3页
轴承作为机械系统的核心基础部件,其静力学性能是评估整个传动系统可靠性、寿命与运行精度的基石。随着计算机辅助工程技术的日益成熟,基于专业软件的仿真分析已成为轴承设计与性能预测的主流手段。然而,不同软件因其理论基础、建模策... 轴承作为机械系统的核心基础部件,其静力学性能是评估整个传动系统可靠性、寿命与运行精度的基石。随着计算机辅助工程技术的日益成熟,基于专业软件的仿真分析已成为轴承设计与性能预测的主流手段。然而,不同软件因其理论基础、建模策略与算法实现的差异,可能导致分析结果的不确定性。本研究选取业界广泛应用的Romax、Adore及Cobra三款专业分析软件,针对一款标准深沟球轴承,在完全一致的工况与材料参数下,开展系统的静力学性能对比分析。 展开更多
关键词 深沟球轴承 静力学分析 接触应力 接触变形
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四点接触球转盘轴承螺栓的静承载能力
13
作者 刘向辉 秦东晨 +2 位作者 贺占蜀 谢兴会 邵景干 《轴承》 北大核心 2026年第1期1-7,共7页
以QU2500.50型单排四点接触球转盘轴承为研究对象,基于HyperMesh和ANSYS软件建立了轴承-支承-螺栓的一体化有限元模型,通过理论公式验证了其准确性,并分析了球数、接触角、螺栓数量和螺栓预紧力对螺栓最大变形和应力的影响,结果表明:螺... 以QU2500.50型单排四点接触球转盘轴承为研究对象,基于HyperMesh和ANSYS软件建立了轴承-支承-螺栓的一体化有限元模型,通过理论公式验证了其准确性,并分析了球数、接触角、螺栓数量和螺栓预紧力对螺栓最大变形和应力的影响,结果表明:螺栓的最大变形和最大应力随着螺栓数量、球数和接触角的增大而减小,而随着螺栓预紧力的增大而增大;各因素对螺栓最大变形的影响程度由大到小依次为螺栓数量、接触角、球数和螺栓预紧力,对螺栓最大应力的影响程度由大到小依次为螺栓数量、螺栓预紧力、球数和接触角,对螺栓应力分布均匀性的影响程度由大到小依次为螺栓数量、球数、接触角和螺栓预紧力。 展开更多
关键词 滚动轴承 四点接触球轴承 转盘轴承 螺栓 承载能力 应力 变形 极差
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轴承预紧力及保持架间隙对平衡轮扰动特性的影响
14
作者 赵雁 张帅龙 +2 位作者 廖辉 柴灵芝 王雅梦 《轴承》 北大核心 2026年第2期40-49,共10页
针对平衡轮的扰动特性,建立了平衡轮扰动动力学模型,分析了轴承预紧力和保持架间隙对平衡轮扰动力和扰动力矩的影响,并通过试验验证了模型的准确性,结果表明:平衡轮在不同方向的扰动力和扰动力矩有所不同,在z轴方向的扰动力较大,y轴方... 针对平衡轮的扰动特性,建立了平衡轮扰动动力学模型,分析了轴承预紧力和保持架间隙对平衡轮扰动力和扰动力矩的影响,并通过试验验证了模型的准确性,结果表明:平衡轮在不同方向的扰动力和扰动力矩有所不同,在z轴方向的扰动力较大,y轴方向的扰动力矩较大,主要与平衡轮安装及工作方式有关;研究的平衡轮存在一个较优的参数范围,即预紧力为100~120N,保持架兜孔间隙和引导间隙分别为0.25~0.35mm,0.45~0.50mm时,平衡轮的扰动力和扰动力矩较小,稳定性好。 展开更多
关键词 滚动轴承 角接触球轴承 保持架 预载荷 扰动力 扰动力矩 动力学模型
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大直径钢管合缝机用滚轮滚针轴承径向游隙设计
15
作者 段富宣 史松霞 +2 位作者 田民 孙元哲 张伟 《轴承》 北大核心 2026年第1期23-26,共4页
针对大直径钢管合缝机用滚轮滚针轴承因径向游隙选择不当导致的卡死问题,分析其主要原因为该类轴承外圈不被包容,受载后除产生接触变形外,还会产生弹性弯曲变形,进而引起径向游隙减小。推导了径向游隙的计算公式,并提出参考GB/T 4604.1... 针对大直径钢管合缝机用滚轮滚针轴承因径向游隙选择不当导致的卡死问题,分析其主要原因为该类轴承外圈不被包容,受载后除产生接触变形外,还会产生弹性弯曲变形,进而引起径向游隙减小。推导了径向游隙的计算公式,并提出参考GB/T 4604.1—2012,选取径向游隙最小值大于且最接近理论最小径向游隙的组别,考虑安全系数,最小径向游隙取所选组别的中间值并稍微压缩,最大径向游隙取所选组别大一个组别的中间值并稍微压缩。实例计算及验证结果表明理论径向游隙与实测结果接近,且轴承卡死概率由11%降低至1%,证明了径向游隙选取的合理性。 展开更多
关键词 滚动轴承 滚针轴承 径向游隙 弹性变形 安全系数 试验验证
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基于自适应去噪经验小波变换的滚动轴承故障诊断方法
16
作者 高中强 郑近德 +2 位作者 潘海洋 童靳于 刘庆运 《轴承》 北大核心 2026年第3期105-113,共9页
针对经验小波变换(EWT)频谱分割易受噪声影响的问题,提出一种基于自适应去噪经验小波变换(ADEWT)的滚动轴承故障诊断方法。首先,计算信号频谱的上、下包络函数,并定义二者的均值为包络均值,通过迭代选取满足条件的频谱包络均值的极小值... 针对经验小波变换(EWT)频谱分割易受噪声影响的问题,提出一种基于自适应去噪经验小波变换(ADEWT)的滚动轴承故障诊断方法。首先,计算信号频谱的上、下包络函数,并定义二者的均值为包络均值,通过迭代选取满足条件的频谱包络均值的极小值点作为频谱分割边界;然后,采用双重融合指标自适应选择去噪阈值,对信号进行频域降噪;最后,依据分割边界对降噪信号进行自适应滤波,得到若干个瞬时频率具有物理意义的信号分量。仿真信号和滚动轴承实测振动信号分析结果表明,ADEWT方法不仅能够将含噪信号分解为若干个信号分量,且具有较强的抗干扰和抑制模态混叠的能力。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 特征提取 小波变换 特征频率 滤波去噪法
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基于ICEEMDAN和小波包阈值的滚动轴承故障特征分析
17
作者 李鑫 石维喜 +3 位作者 蔡景 左洪福 周恒康 羊玢 《振动.测试与诊断》 北大核心 2026年第1期154-162,222,共10页
为了解决滚动轴承故障诊断过程中由于环境噪声干扰所导致的故障分类准确性较低的问题,提出一种基于改进型完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称ICEEMDAN... 为了解决滚动轴承故障诊断过程中由于环境噪声干扰所导致的故障分类准确性较低的问题,提出一种基于改进型完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称ICEEMDAN)与小波包阈值去噪相结合的多阶段处理的轴承故障诊断方法。首先,对滚动轴承的原始振动信号应用ICEEMDAN方法将其分解为不同分量;其次,基于分解结果构建相关系数-多尺度排列熵(multi-scale permutation entropy,简称MPE)筛选准则以划分高噪、低噪分量;然后,利用小波包阈值抑制高噪分量中的背景噪声,并与低噪分量进行重构;最后,对重构信号实施包络解调,提取出蕴含关键故障信息的特征信号,并建立故障特征能量图,实现对轴承故障类型的识别。为了验证所提出方法的有效性,分别采用滚动轴承外圈故障仿真数据、凯斯西储大学深沟球轴承实验台的故障数据和某型航空发动机三支点轴承试验平台的试验数据开展试验验证。试验结果表明,所提方法能够在复杂工况下准确识别滚动轴承的故障模式,对滚动轴承的智能运维具有重要的理论意义和工程实用价值。 展开更多
关键词 滚动轴承 小波包阈值 多尺度排列熵 包络谱 故障能量
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基于Kriging模型的瞬变工况下深沟球轴承结构优化设计
18
作者 张泽琳 龙浩然 +2 位作者 王蕾 曹建华 夏绪辉 《机电工程》 北大核心 2026年第1期45-55,共11页
在瞬变工况下(如急加速),深沟球轴承会因惯性载荷增大和应力分布不均匀导致应力升高。针对这一问题,以深沟球轴承6208为研究对象,提出了一种融合瞬态动力学仿真、最佳填充空间试验设计(OPSD)、Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)的结构... 在瞬变工况下(如急加速),深沟球轴承会因惯性载荷增大和应力分布不均匀导致应力升高。针对这一问题,以深沟球轴承6208为研究对象,提出了一种融合瞬态动力学仿真、最佳填充空间试验设计(OPSD)、Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)的结构优化设计方法。首先,基于瞬态动力学分析建立了深沟球轴承多体动力学模型,通过节点动态等效应力分析揭示了钢球与内外圈接触区域的应力周期性波动规律,并设置了三种瞬变梯度工况,研究了加速度幅值对应力分布的影响,发现了最大应力随加速度增大而显著升高;然后,综合考虑了深沟球轴承在瞬变工况下各结构参数对应力的影响,选取了内、外圈沟道曲率半径系数和钢球直径作为设计变量,以深沟球轴承在瞬变工况下的最大等效应力和最大接触应力作为目标函数,结合最佳填充空间设计方法(OPSD),建立了设计变量与目标函数之间的Kriging响应面模型;最后,使用多目标遗传算法(MOGA)对深沟球轴承的设计参数进行了优化求解,得到了最优的设计参数组合,并对优化结果的可靠性进行了实验验证。研究结果表明:优化后的深沟球轴承最大等效应力从408.52 MPa降低至382.74 MPa,减少了6.31%;最大接触应力从451.61 MPa降低至415.05 MPa,减少了8.10%。该研究结果可为深沟球轴承的结构优化设计提供一种思路。 展开更多
关键词 滚动轴承 试验设计方法 KRIGING模型 瞬态动力学 最佳填充空间试验设计 多目标遗传算法 节点动态等效应力分析 多目标优化
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基于半监督密度递减链聚类的航空发动机轴承故障诊断方法
19
作者 张慧 王广斌 +2 位作者 韩清凯 钟志贤 林浩佳 《轴承》 北大核心 2026年第2期119-128,共10页
针对航空发动机主轴轴承运行环境复杂,故障振动信号特征不明显,易出现混叠特征簇,导致识别难度增大的问题,通过构建多尺度子带模糊熵特征,引入半监督学习等,提出一种新的基于半监督密度链聚类(SSDDC)的故障诊断方法。首先使用小波变换... 针对航空发动机主轴轴承运行环境复杂,故障振动信号特征不明显,易出现混叠特征簇,导致识别难度增大的问题,通过构建多尺度子带模糊熵特征,引入半监督学习等,提出一种新的基于半监督密度链聚类(SSDDC)的故障诊断方法。首先使用小波变换提取航空发动机轴承振动信号的多尺度模糊熵,根据不同故障特征频率优选出敏感故障子带的模糊熵构建出多尺度子带模糊熵;其次基于大间隔最近邻算法构建加权邻接矩阵并识别局部密度中心,以局部密度中心为起点生成密度递减链,根据设定阈值将数据点分为核心点和边界点;然后引入半监督学习,根据数据分布的复杂程度确定标记数据的比例,计算标记数据与其他数据点间距离并使用标签约束条件,将相似度高的数据点合并为子簇区分不同类别特征;最后利用邻接矩阵和标记数据在子簇中传递标签,计算子簇间的距离判断相似性并进行合并,实现对故障特征的分类。将SSDDC算法应用到普通轴承和航空发动机轴承故障诊断试验中,相对无监督密度递减链聚类算法精度提高20%以上;相对2种较新的半监督聚类算法所需参数少,聚类精度提高3%以上,运算效率提高10%以上。 展开更多
关键词 滚动轴承 航空发动机 模糊熵 半监督学习 聚类算法 故障诊断
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基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法
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作者 岳新鹏 王红 何勇 《机床与液压》 北大核心 2026年第2期25-32,共8页
针对现有滚动轴承健康指标(HI)构建方法计算效率较低、权重参数选取合理性欠缺的问题,提出一种基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法。以滚动轴承的原始振动信号为基础,提取时域、频域和时频域特征,并利用特征筛选综合... 针对现有滚动轴承健康指标(HI)构建方法计算效率较低、权重参数选取合理性欠缺的问题,提出一种基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法。以滚动轴承的原始振动信号为基础,提取时域、频域和时频域特征,并利用特征筛选综合指标得到优选特征集,采用核主成分分析(KPCA)对优选特征集进行降维以消除冗余信息。试验结果表明:经KPCA降维后,前3个主元保留了优选特征集97%以上的有用信息,有效实现了特征提取和降维。考虑到长短时记忆网络(LSTM)在捕捉时间序列数据长期依赖关系方面的优势,将降维后的优选特征集输入LSTM构建健康指标,并采用3次连续3σ准则识别早期故障点;为进一步提前HI早期故障的识别时刻,以早期故障识别时刻为目标函数,对特征筛选综合指标中的权重参数进行优化。在试验1中,权重参数优化后得到的HI相对于优化前的早期故障识别时刻提前120 min,相较已有研究可提前70 min,且单调性比现有研究提高8.4%;在试验2中,权重参数优化后较优化前早期故障的识别时刻提前2 min,较已有研究可提前4 min,证明了所提HI构建方法的优越性和权重参数优化的有效性。 展开更多
关键词 滚动轴承 特征提取 健康指标(HI) 核主成分分析(KPCA) 长短时记忆网络(LSTM)
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