中国北方车辆研究所;上海交通大学杜明刚获国家专利权
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龙图腾网获悉中国北方车辆研究所;上海交通大学申请的专利基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115824635B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211532979.8,技术领域涉及:G01M13/028;该发明授权基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法是由杜明刚;杨阳;于小洛;彭志科;何清波;赵腊月设计研发完成,并于2022-12-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法在说明书摘要公布了:本发明属于履带车辆综合传动装置工程振动测试技术领域,具体涉及一种基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法。本发明考虑了履带车辆综合传动装置的固有结构特性,利用关键零部件的特征频率构建振动能量系数矩阵,实现强针对性的状态感知振动测点布置位置优化。进而利用振动能量系数矩阵的特征值与特征向量构造满足信息全面性、敏感性与非冗余性的检测效果归一化序列,从而实现用最少的传感器获得最多的零部件状态信息,且测试的振动信号中无关信号成分的干扰被抑制在最低水平,其克服了模态动能法直接通过模态动能一刀切的固有弊端。
本发明授权基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于能量系数矩阵的综合传动振动测点布局优化方法,其特征在于,所述方法包括: 步骤1:采用三维建模软件建立综合传动装置的三维实体模型,并将其拆分为内部的旋转机械部件及外部的壳体,将三维实体模型导入到有限元分析软件; 步骤2:根据传感器的频率响应范围确定谐响应分析的频段,应用模态叠加法计算综合传动装置壳体的模态振型,并标记模态动能较低的若干位置,进而,从标记位置中选择同时满足如下两个条件的位置,将这些位置定义为初始振动测试位置,假定共有p个位置; 其中,条件(1):在标记位置中所选择的位置与内部的前传动、风扇传动、泵组辅助传动和行星变速机构存在直接结构连接; 条件(2):不存在油隙、垫圈情况的大阻尼非线性界面; 步骤3:在初始的p个振动测试位置布置p个三向加速度传感器,并使综合传动装置运行在各个档位、各个转速的多个工况下,设置采样频率为不超过加速度传感器频率响应范围上限的二倍的任意值,分别测试若干秒的振动信号; 步骤4:根据综合传动装置的结构组成,确定给定工况下内部的前传动、风扇传动、泵组辅助传动和行星变速机构各子部件包含的所有零部件的特征频率及其在测试的频率范围内的各阶谐波分量,由于综合传动装置整体坐标系的不同振动方向表征不同的物理意义,下面分别分析X、Y、Z三个振动方向;对于X方向的情况,假定对于第i个振动测试位置,其振动信号中有M个特征频率,信号的时间序列表示为,则这些特征频率的标准化频谱幅值序列表示为,同时定义全部p个测点的幅值矩阵A和能量矩阵: , 步骤5,对能量矩阵进行特征值分解,得到其特征值和对应的特征向量,则各测点的幅值检测序列通过下式计算: 步骤6:根据幅值检测序列分别定义信息全面性、敏感性与非冗余性优化指标如下: ,, 其中,表示从中依次随机剔除个测点后剩余的测点编号,对依次循环遍历所有测点,求解如下优化问题: 其中,分别表示用于权衡信息全面性、敏感性和非冗余性的正则参数; 步骤7:根据步骤6中优化问题的求解结果,从中剔除相应值对应的测点,剩余的幅值序列即为测点的检测效果序列,表示为,进而检测效果的归一化序列可以计算为: 从而,在给定测试工况下,第个振动测点的检测效果用中的第个元素量化;对X、Y、Z三个方向分别重复上述步骤并计算得到检测效果归一化序列,并分别按序列中的值对各个测点的检测效果在不同方向下降序排列,当实际的振动测试需要布置m个传感器时,最终的优化测点布置位置取整体坐标系所有振动方向下结果的前m个交集。
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