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第一篇机械博士论文范文参考：面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究
基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的时频分析方法,被认为是近年来对以傅里叶变换为基础的线性和稳态谱分析的一个重大突破.本文结合“基于独立分量分析的旋转机械故障诊断新方法的研究”国家自然科学基金项目(50205025)和“基于CORBA分布计算策略构建远程监诊的新方法研究”省自然科学基金项目(501061),以面向大型旋转机械故障诊断的时频分析为目标,研究了该方法的基本原理和算法：针对其端点效应等不足,提出了新的数据延拓技术；针对EMD算法的精度和速度上的不足,提出了新的改进算法；设计和开发了基于EMD时频分析的软件系统；以模拟转子实验台为基础构建了实验系统,并进行了实验研究.本文的研究成果将为旋转机械信号处理与故障诊断,尤其是为非线性和非稳态的故障分析与诊断给出了一条新的途径.全文的主要研究内容如下： 第一章论述了面向旋转机械故障诊断时频分析的研究意义；介绍了旋转机械故障诊断理论与技术概况；综述时频分析方法的发展及其在机械故障诊断中的应用及存在问题；介绍了基于EMD的时频分析方法及国内外研究现状,以及把该方法引入旋转机械故障诊断的重要性；最后,提出了本文的研究思路与研究内容,并给出了本文的总体框架和创新之处.
第二章介绍了基于EMD时频分析方法的一些基本概念；阐述了EMD方法和基于EMD的希尔伯特变换的基本原理和算法；在此基础上,用基于EMD的时频分析方法对仿真和实际信号进行了分析验证,结果表明把该方法引入旋转机械振动信号时频分析和故障诊断领域是有效的. 第三章介绍了EMD算法端点效应的机理；然后系统地研究了直接信号序列延拓技术、基于时间序列预测和基于神经网络预测的数据序列延拓技术的特点及性能；最后,对各种延拓技术进行了比较研究,分析了各种延拓技术的优缺点.提出了基于时间序列建模和基于BP、径向基神经网络的EMD数据延拓技术. 第四章从提高速度与精度两方面着手,对EMD算法进行了系统地研究.首先研究样条插值的端点条件对EMD算法的影响,结果表明第一个端点条件和第二个端点条件对EMD分解效果较好；然后研究基于低次插值的EMD算法和效果,结果表明该算法速度较快但精度不好；提出了基于高次(高于三次)样条插值的EMD算法并考察了效果,表明高次样条插值能提高EMD算法精度,但耗时增加；在论述简单平均的EMD算法的基础上,分析了基于自适应时变滤波的EMD算法和效果,结果表明该算法没有明显的优点；根据EMD算法的使用特点,提出了基于有效数据的EMD快速算法,并对该算法的效果进行了系统地研究,结果表明该算法效果很好. 第五章针对旋转机械信号进行EMD时频分析的要求,提出了提高整周期采样精度的预测算法和适合于单片机计算的近似公式；论述了模态裂解现象,并通过仿真信号和实际信号的研究,提出了使用滤波技术来减弱模态裂解现象的方法；给出了适合于旋转机械振动信号基于EMD时频分析的工作步骤；研究了基于EMD的旋转机械振动信号自适应滤波技术. 第六章把基于EMD的时频分析方法分别与短时傅里叶变换、Wigner分布分析、小波变换进行了比较研究,结果表明,基于EMD时频分析方法比上述方法有效；针对Wigner分布分析的交叉项干扰,提出了基于EMD的Wigner分布分析新方法,研究结果表明新方法能有效地消除交叉项干扰. 第七章以模拟转子实验台为基础构建了实验系统；用基于EMD的时频分析方法对转子冲临界过程进行了实验研究与分析；在论述几种典型故障特点的基础上用基于EMD的时频分析方法对这几种故障振动信号进行了实验研究与分析,获得了时频特征.浙江大学博士学位论文摘 要 第八章分析、设计并实现了基于EMD时频分析的软件系统,结合Matlab和C++Builder的优点,介绍了C++ Bui lder和Matlab混合编程的实现方法,介绍了基于EMD时频分析软件系统的基本组成和功能. 第九章总结了全文的研究成果和创新之处,并对今后的工作提出了展望.第二篇机械博士论文样文：大型振动筛动力学分析及动态设计
诸如振动筛、振动给料机、振动成型机、捣固机、振动压路机、各类振动台、激振器等振动机械是各工业部门或科学试验的重要设备.这类机械是利用振动特性来满足生产中工艺过程和工作过程的要求.工作过程中,这些复杂的承载条件与长时间的连续工作,其主要结构的零部件始终承受着恶劣的交变载荷,设备结构的损伤是不可避免的.但是,就目前企业对振动筛的使用情况来看,国内产品的使用寿命远低于国外的同类产品.国外大型振动筛采用先进的设计技术和制造技术,生产出了性能优良的大型筛分机械,其无故障运行时间在3,000h以上,大修期在20,000h以上.而国内同类产品的相同技术指标则远低于上述指标.因此机器设备的运行可靠性和工作寿命就成为需要解决的关键问题.对于大型重载机械,这个问题尤其突出.如大型振动筛主要结构件的早期疲劳断裂,就始终是困绕业界的突出问题.采用先进的研发技术,使结构满足所承受的动态载荷以及合理的动态应力分布,是解决运行可靠性和工作寿命的有效方法.
目前静强度加运动学分析(或简化的动力学分析)的传统设计,大多是采用经验数据和安全系数的设计计算方法,不能准确揭示出结构内部动态应力分布状况,因此不能保证产品结构的设计合理性,直接影响产品的使用性能与寿命. 本文作者以大型振动筛为研究对象,利用先进的振动测试手段和动力学分析理论,将理论建模与实验建模相结合的动态设计方法完整地应用于大型振动机械动态设计过程.利用有限元分析技术,初步获得原型振动筛的模态参数和模态振型,利用这些参数,对设计结构进行初步修改,并作为物理试验模型的设计依据,同时也作为试验测点布置的主要参考.利用振动测试技术,进行多测点实验建模,获取结构的模态参数和模态振型；在对测试数据进行充分分析的基础上,获得振动位移场(间接获得应力场)及其它动态特征.这些动态参数可作为理论分析模型修 太原理工大学博士研究生学位论文正和结构动力学修改的基本依据.解决了传统静态设计方法存在的严重不足. 本研究课题在研究振动筛的工作原理的基础上,对筛面上物料的运动学及振动筛动力学进行了详细的分析研究.确定了原型振动筛的工艺参数和结构参数. 通过对振动筛损坏机理的研究,确定了振动筛结构件的材料选择原则以及适宜选作振动筛结构用材的金属材料种类. 本研究课题以30.24m2的大型振动筛作为动态设计的实例开展研究工作,同时采用1:3的几何相似模型,进行与振动筛动力学特性的物理模拟研究.有限元、边界元等动力学理论分析是建立在模型简化和假设的基础之上的,因此其分析结果应用于结构设计,其设计质量和设计精度不能完全满足研制高质量、高性能机械结构要求.而以先进振动测试技术为手段的实验模态分析,则能够得到结构的真实模态参数和振型.理论建模和实验建模的结合,可以充分发挥各自的优势,取长补短,以提高机械结构设计质量和设计水平. 实验建模的实验对象可以采用结构原型也可以是几何相似模型,如果存在以下的几种情况之一,应该考虑采用几何相似模型进行试验研究:新设备的开发、原型设备的研制成本过高、结构尺寸过大或过小,原型设备现场测量不可实现等. 本项研究采用有限元分析软件对振动筛原型及模型的动态特性进行了理论分析.研究结果表明,原型与模型具有确定的动力学相似特性.模态试验分析结果也同样使这一特性得到确认.动力学相似这一重要特性,是我们深入研究设计大型振动筛的基本条件. 使用16通道动态测试分析仪和模态分析软件对模型振动筛进行的模态试验表明,采用随机激励信号,只要激振力选择适当,能得到振动筛比较完整的模态参数和模态振型,可以作为有限元模型修正和结构动力学修改的依据.理论建模与实验建模完整的结合,将结构的动力学设计应用于大型复杂振动机械的产品设计,开辟了工业产品设计的新思路,在研究方法和研究手段上进行了创新性的工作.| 有关论文范文主题研究: | 关于机械博士论文范文集 | 大学生适用: | 2500字高校毕业论文、3000字在职论文 |
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第三篇机械博士论文范文模板：HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用
本文以国家自然科学基金项目“基于隐Markov模型的旋转机械故障诊断新方法的研究”(编号：50075079)为基础,提出的博士学位论文题目为“HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用”.本文以大型旋转机械为研究对象,研究了HMM动态模式识别理论与方法在旋转机械故障诊断中的应用,开辟了旋转机械计算机辅助故障诊断的新途径.全文主要研究内容如下： 第一章：介绍了旋转机械振动监测和诊断的概况；综述了多变量动态模式识别理论的发展和研究现状；结合国家自然科学基金提出了本文的研究内容；最后,给出了本文的总体框架和创新之处.
第二章：介绍了Markov链基本理论,并通过一个简单的实例把它扩展到了隐Markov模型(HMM)；然后重点介绍离散HMM的基本理论、算法以及在实际应用中的改进措施. 第三章：根据离散HMM(DHMM)的基本理论,提出了旋转机械振动幅值谱矢量的标量量化方法,并在此基础上提出了基于DHMM的故障诊断方法；利用转子升速过程的振动模式验证了DHMM故障诊断方法的有效性. 第四章：在连续隐Markov模型(CHMM)的基本理论基础上,提出了直接利用振动信号AR系数特征矢量序列建立混合密度CHMM的故障诊断新方法,并对转子升速过程的振动模式进行了成功的识别；对DHMM和CHMM故障诊断方法进行了对比分析,指出DHMM方法具有算法稳定、计算速度快、识别精度高等特点,对于CHMM方法只要通过合理选择特征参数也能得到高的识别精度. 第五章：利用SOM神经网络对多传感器的振动信息特征进行降维、压缩与编码,首次提出了基于多通道振动信息融合的HMM故障诊断方法,拓展了监测对象的观测范围,从而能够对旋转机械的整体运行状态做出综合识别,并对提出的方法进行了实验研究. 第六章：首次把AR系数矢量引入到Kalman滤波器和HMM中,得到了两种自适应描述非平稳动态时间序列的在线模型—Kalman-AR和HMM-AR模型；描述连续状态变化的Kalman-AR滤波模型为描述离散状态变化的HMM-AR模型提供了一个良好的初始化方法和给出过程状态转移点的先验信息,从而使HMM-AR模型能够对非平稳过程进行状态分割和分类；仿真和实验结果表明,提出的该旋转机械运行状态在线监测方法,能够实现对旋转机械运行的状态进行成功地分割和分类. 第七章：基于多变量动态模式识别的理论和方法,在混合编程环境下开发了HMM的旋转机械故障诊断应用软件,介绍了软件系统的开发环境、开发工具以及Matlab和C++混合编程的接口实现方法,介绍了整个软件系统的基本组成和功能. 第八章:给出了全文研究内容的总结,并对HMM理论在旋转机械故障诊断方面的进一步应用提出了展望.第四篇机械博士论文范例：广义纳米光机械系统的光学传播特性及其应用
纳米机械系统是纳米尺度的机械系统,这类机械系统通常具有超高的品质因子、超高的振动频率,超轻的质量,超高的灵敏度等优秀的性质.此外,基于它的众多优点,纳米机械系统可以用于力和质量的探测.一些超小型的纳米探测器在原子尺度有很好的空间分辨率,并且其振动频率可以达到THz的量级.此外,如果该纳米机械系统与其它小量子系统(如原子、电子、量子点、单电子晶体管、纳米金属颗粒等)耦合起来,该耦合系统还可用于研究许多奇异的量子现象和检测基本的量子定律.特别的,当一个纳米机械振子和一个光学谐振腔耦合的时候,便形成了目前研究比较热门的纳米光机械系统.基于纳米光机械系统的超快、超慢光以及非线性效应越来越多的应用在量子通讯、全光开关、信息传输等领域.可以断言,随着纳米光机械系统的广泛应用,量子力学在今后将会逐渐渗透到其他学科.
运用量子力学和光学的原理,本论文介绍了五个具有代表性的纳米光机械系统,他们分别是：(1)最小的纳米光机械系统—量子点；(2)单量子点与纳米机械振子的耦合系统；(3)单量子点和纳米光子晶体耦合系统；(4)碳纳米管系统；(5)量子点和DNA分子的耦合系统.利用海森堡-郎之万方程、波恩马科夫近似等量子力学理论,通过计算机模拟,论文讨论了这五个纳米光机械系统的光学传播特性,在理论上解决了一些在纳米机械系统中遇到的问题和存在的缺陷,提出了一些新的光学器件,用于探索纳米光机械系统的基本性质,并把这些器件渗透到生物、化学等其他交叉领域.本文的主要结构如下：
论文的第一章是绪论,主要介绍了纳米光机械系统的基本概念、制备、应用及其发展历史,包括它在当今研究领域占有的地位.
第二章介绍了求解纳米光机械系统常用到的三种方法.分别是海森堡方程求解方法,密度矩阵理论和量子海森堡-朗之万方程.证明了无论用这三种理论方法中的哪一种都可以得到纳米光机械系统的光学传播特性.因此,熟练掌握这三种方法可以快速简便的求解纳米光机械系统的哈密顿方程,进而预测新材料和新性质.
第三章介绍了最小的纳米光机械系统—量子点,在双光探测下产生的光学传播特性.量子点作为固态纳米材料在很早的时候就被人们研究过.本论文是第一次指出量子点可以看做最小的纳米光机械系统,它具有其生产成本低、生产技术成熟、便于小型化等优点.
论文的第四章研究了纳米机械振子和量子点耦合系统中的光学传播特性,在理论上提出了四个实用型光学器件,如：快慢光转换器,纳米光克尔开关、高灵敏光学质谱仪和纳米存光装置.此外本章首次介绍了如何通过pump-probe技术精确测量纳米机械振子振动频率及其与量子点的耦合常数的方法.
论文的第五章研究了量子点与纳米光子晶体腔耦合系统的光学传播特性.根据pump-probe技术,在理论上提出了一个双光控制的量子光学晶体管,与传统的电学晶体管相比,此量子光学晶体管的灵敏度高、能耗低、成本低.
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第六章介绍了碳纳米管系统的光传播特性.在理论上证明了在两束光的控制下,碳纳米管的振动与其内部局域激子的相互作用仍然可以看做纳米光机械系统.碳纳米管在线性领域可以用于称量纳米级颗粒的质量.由于碳管的质量轻,体积小,品质因数高,因此基于碳纳米管的质谱仪灵敏度也非常高；在非线性领域,论文提出了基于碳纳米管的量子光克尔调节器.此外本章最后还提出了几种基于自旋和碳纳米管耦合系统的量子光学器件,如单光子路由器和量子微波晶体管.
第七章介绍了量子点和DNA分子的耦合系统.在本章中DNA分子被处理成经典的谐振子模型.论文证明了在一束强泵浦光的照射下,当信号光穿过整个耦合系统时,透射的信号光被放大.此现象为临床医学理论做出了贡献,如生物医学成像、DNA分子标示,和癌细胞探测技术等.
本文是在以下基金的资助下完成的：国家自然科学基金(No.10774101和No.10974133),教育部高校博士点基金,教育部博士研究生学术新人奖基金,以及国家优秀博士论文培育基金.
第五篇机械博士论文范文格式：齿轮传动系统的故障诊断方法的研究
齿轮传动被广泛地应用于工业、农业、国防、航空航天、交通运输等各个行业的机械设备中.可以说,齿轮传动系统是当今世界上应用最为广泛的机械传动机构,而齿轮又是最容易损坏的机械零件之一.因此,如何及早地发现齿轮传动系统的早期故障,对经济合理地安排维修设备时间,避免发生重大人身、设备伤亡事故有着十分重要的意义.
在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动.而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化.因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态(故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障. 在设备使用过程中,操作人员希望能够及早地得到设备的早期故障信息.但是,与齿轮传动的常规振动相比较,齿轮早期故障所引起的振动激励非常微弱,振动响应的传递路径很复杂(包含强干扰躁声和路径的非线性传递),所以振动信号所包含的信息丰富、频率成分复杂,有用的故障信息往往被淹没在其它频率成分和测量噪声之中,造成了齿轮传动早期故障诊断的困难.再者,传动系统的多故障并发,必然产生故障诊断中的多故障信号分离问题,以及随后实现故障定位和损伤程度估计问题都与故障信息检测和振动信号分析相关.然而,现有的机械故障诊断信息处理技术,只适合于诊断齿轮发生严重磨损等一类分布性故障,不能有效地(或不能完全有效地)解决齿轮的早期故障和局部故障诊断问题.为此,本文围绕着‘如何能够从被检测的振动信号中有效地分离和提取齿轮故障特征’这一课题,以随机变量的数字信号处理方法为基础,探讨了一些新的齿轮故障诊断方法；着重地研究了扭转振动的移动倒谱识别,平稳循环信号的循环谱密度识别、基于小波包能量分解的神太原理工大学博士学位论文经网络故障识别、独立变量分解识别方法以及经验模态分解和Hilbert—huang变换在齿轮故障诊断中的应用. 第一章阐明了选题的意义,对目前齿轮故障诊断方法中的故障信息处理技术进行了文件综述,介绍了国内外的研究进展和本文的主要工作. 第二章以齿轮动力学为基础,推导并建立了单级齿轮传动的两种齿轮故障的数学模型,即:齿根裂纹数学模型和齿面局部剥落数学模型.研究了利用数值分析方法,求解齿根裂纹的数学模型所确定的常微分方程的边值问题,对这类齿轮故障进行数字仿真,以便从理论分析上研究齿轮损伤对齿轮振动状态变化的影响,寻找由此而产生的故障对应征兆. 由于齿轮啮合所引起的振动传播路径为:轮齿啮合点璐齿轮体井轴斗轴承斗箱体功箱体表面,而且齿轮振动的频率成分非常复杂,在传播过程中,某些频率成分可能被衰减或过滤掉,而其它频率成分因与路径中的某个部件的固有频率相接近而被放大、增强.所以本文在第三章节中采用理论分析和频率响应函数的实测方法研究了传递路径对振动信号的影响,用脉冲响应函数表示了箱体表面测量点振动信号的形式,为第四章所描述的独立变量分离法诊断齿轮故障提供了理论依据. 由于轮齿传动啮合过程中,齿面接触变形的非线性和轮齿啮合间隙的存在以及齿轮传递路径的复杂性,单靠建立数学模型和传递路径的分析来完整地描述齿轮的动态行为和齿轮发生故障时对应的振动状态变化,仍有一定的困难.为此,本文在第四章节中,研究了以振动测试为基础的齿轮故障诊断方法.本章吸收了数字信号分析领域的最新成果,以数学模型为基础,研究了检测齿轮故障的各种诊断方法,提出了把信号分析领域内的两个最新研究成果—独立变量分析法以及经验模态分解和Hilbert—huang变换方法应用于齿轮故障诊断的信息处理技术中,并提出了独立变量分析法诊断齿轮故障的几种策略和经验模态分解和Hilbert-一一huang变换的具体诊断方法. 为了验证第四章节中的各类方法的有效性,本文的第五章研制了实验太原理工大学博士学位论文所需要的齿轮运行试验台.通过观察测量系统的可视画面,可以动态监控试验台的转速和载荷变动情况.为了诊断齿根裂纹故障,本章首先采用断裂力学和有限元结合的方法计算了被试齿轮的齿根裂纹扩展轨迹,然后采用电火花加工的方法,物理模拟了齿轮的齿根裂纹. 在第六章中,针对两类性质不同的齿轮故障—齿根裂纹和齿面局部剥落,并且分别采用了复连续小波分析方法、平稳循环变量的谱相关密度分析方法和独立变量分析法以及经验模态分解和Hilbert一一huang变换方法对两类局部故障进行诊断和故障定位分析,在功率流开放式单级齿轮运转试验台上,实际运行并测试了具有两类故障的齿轮传动,用实测数据验证了上述四种方法的有效性. 研究表明:复连续小波分析同时利用小波变换的幅值和相位两个参数,可以用于齿轮的故障的定位分析,稳循环变量的谱相关密度分析方法对测点变换的位置不敏感,而且可以用于多故障并发的故障诊断分析,独立变量分析法则利用同一时间采集的多路信号进行信号成分此文是一篇机械博士论文范文,为你的毕业论文提供有价值的参考.
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