[發(fā)明專利]高速锪窩鉆定深限位套裝置及其磨損量預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111481480.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN114178588A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦劍;李國(guó)其;曹洋;寧雪梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州全豐明劍科技有限公司;貴州大學(xué);曹洋;寧雪梅
• 主分類號(hào): B23B49/00
• 分類號(hào): B23B49/00;B23B47/18
• 代理公司: 深圳至誠(chéng)化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44728
• 代理人: 劉英

1.高速锪窩鉆定深限位套裝置的磨損量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容：

步驟一、磨損模型建立：選用Archard模型，且一般公式如下：

式(1)中，dV為指定時(shí)間內(nèi)接觸表面的磨損體積；F為接觸表面間的法向載荷；K為材料磨損系數(shù)；dL為兩接觸表面之間的相對(duì)滑動(dòng)距離；H為兩接觸表面中較軟材料的材料硬度；

dV和dF可以用以下式表示：

dV＝dh×dA dF＝dP×dA (2)

式(2)中，dh為接觸表面磨損深度；dA為接觸面積；dP為接觸表面間法向壓力；

將式(2)代入式(1)得：

在運(yùn)動(dòng)副勻速運(yùn)動(dòng)的情況下，將式(3)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，則式(3)可寫為：

式中，dw為磨損率，式(4)將作為仿真中的數(shù)學(xué)模型；

步驟二、建立有限元模型：對(duì)磨損部件建模，并導(dǎo)入式(4)；

步驟三、正交實(shí)驗(yàn)：對(duì)磨損部件設(shè)置配合間隙(A)、相對(duì)滑動(dòng)距離(B)、表面摩擦系數(shù)(C)、載荷(D)參數(shù)，進(jìn)行有限元仿真實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)；

步驟四、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)：

①建立SVM網(wǎng)絡(luò)模型：基于高維數(shù)特征空間知識(shí)構(gòu)建變量x輸入的映射函數(shù)F(x)，將函數(shù)f(x)＝wF(x)+a用于數(shù)據(jù)樣本的擬合，利用核函數(shù)式檢測(cè)非線性回歸擬合的效果，目標(biāo)函數(shù)如下：

式(5)中，a為閾值，w為權(quán)重向量，指泛化能力，為懲罰項(xiàng)，c為懲罰參數(shù)，e_i，為損失函數(shù)，ε為給定精度，引入拉格朗日乘子α_i，將最優(yōu)求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)偶問(wèn)題，經(jīng)式(6)、式(7)求解后能得回歸方程；

K(x_i，x_j)＝exp(-g||x_i-x_j||²) (7)

式(6)、式(7)中，α_i，為拉格朗日乘子，對(duì)應(yīng)點(diǎn)位即是支持向量，x_i和x_j是總的輸入樣本x中的隨機(jī)樣本，g為核函數(shù)參數(shù)；

②PSO優(yōu)化SVM網(wǎng)絡(luò)模型：

使用步驟三中的仿真數(shù)據(jù)訓(xùn)練SVM網(wǎng)絡(luò)模型；

調(diào)整POS速度、種群規(guī)模大小和粒子位置的參數(shù)；

計(jì)算全部粒子的適應(yīng)度值Fit(x_i)，同個(gè)體的極端值P_best(x_i)做比較，F(xiàn)it(x_i)＞P_best(x_i)時(shí)，將個(gè)體的極端值替換為粒子的適應(yīng)度值；

分析比較粒子的適應(yīng)度值Fit(x_i)與全局極值g_best(x_i)，F(xiàn)it(x_i)＞g_best(x_i)時(shí)，則將全局極值g_best(x_i)替換為粒子的適應(yīng)度值Fit(x_i)；

更新速度v_i和粒子位置x_i；

達(dá)到終止條件時(shí)，則得到優(yōu)化后的SVM懲罰參數(shù)c和核函數(shù)參數(shù)g，若不滿足則重復(fù)上述步驟；

將預(yù)測(cè)結(jié)果同真值吻合度及相對(duì)誤差做比較，并隨時(shí)調(diào)整POS的主要參數(shù)，直到獲得較優(yōu)的SVM預(yù)測(cè)模型；

③BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)：基于SVM網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)；

步驟五、分析：通過(guò)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速锪窩鉆定深限位套裝置的磨損量預(yù)測(cè)方法應(yīng)用在一種高速锪窩鉆定深限位套裝置，其特征在于，該裝置包括端面套筒(11)，所述端面套筒(11)的內(nèi)側(cè)套接有螺紋軸套(7)，所述螺紋套(7)的上部側(cè)壁套接有齒形定深螺母(8)和齒形限位螺母圈(9)，所述齒形定深螺母(8)和端面套筒(11)螺紋配合，所述齒形限位螺母圈(9)和端面套筒(11)滑動(dòng)配合，所述齒形定深螺母(8)和齒形限位螺母圈(9)的一端均設(shè)有凸齒，且齒形定深螺母(8)和齒形限位螺母圈(9)凸齒接觸配合，所述齒形限位螺母圈(9)的下端設(shè)置有彈簧(10)，所述彈簧(10)的下端抵住端面套筒(11)。