月壤采样钻具限幅机构可靠性分析与试验研究

发布时间：2017-10-09 18:02

  本文关键词：月壤采样钻具限幅机构可靠性分析与试验研究

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【摘要】：本文以我国正在实施的月面钻取采样装置的研制为工程背景,以钻具限幅机构的可靠性分析和试验验证为主要研究内容,针对钻具限幅机构的构型布局、功能组成、具体结构形式,采用空间飞行器可靠性设计、分析和试验验证方法,对钻具限幅机构全任务剖面的可靠性指标开展具体的分析和试验验证。以月面钻取采样装置方案阶段的技术状态为基础,分析钻具限幅机构的构型布局、结构组成关系、功能参数。利用硬件法对钻具限幅机构开展故障模式分析(FMEA),确定钻具限幅机构全任务周期的关键组件和Ⅰ、Ⅱ类严酷度故障模式。在故障模式分析的基础上,采用故障树和Petri网建模方法,建立钻具限幅机构故障树模型和Petri网模型;综合采用等分配法和评分分配法,对钻具限幅机构的可靠性指标进行合理分配。基于故障树可靠性指标分配结果,开展故障树和Petri网定性、定量分析,验证钻具限幅机构关键部件可靠性指标和整机可靠性指标。在钻具限幅机构关键故障事件分析的基础上,利用中心点法,建立钻进机构与卡榫的锁合过程和浮动提钻阶段可靠度评估模型,并根据提钻和解锁阶段钻具限幅机构振动方程和频响特性,求解得到浮动提钻和定力解锁阶段可靠性指标,从而得到各关键阶段的可靠度。针对钻具限幅机构试验件的可靠性试验评估,研制钻具限幅机构工作过程模拟试验装置。借鉴某型号航天级火工品的可靠性试验与评估方法,以力学性能参数为评价指标,对钻具限幅机构卡榫锁合、定力解锁和浮动提钻过程开展指定样本容量的可靠性试验,并开展钻具限幅机构关键组件可靠性试验,从试验装置采集试验数据中获得三个关键阶段的最大力学指标,依据GB4885数据处理方法,得到三个关键阶段可靠度。结果表明钻具限幅机构能够满足可靠性指标要求。
【关键词】：月面钻取采样 钻具限幅机构 故障分析 可靠性建模 可靠性试验
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题来源及研究背景与意义8-9
• 1.1.1 课题的来源8
• 1.1.2 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外在探月采样方向研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-12
• 1.3 可靠性设计技术发展概况12-13
• 1.3.1 可靠性理论发展概况12
• 1.3.2 可靠性试验发展概况12-13
• 1.4 空间机构的可靠性研究现状13-14
• 1.5 本课题研究内容14-15
• 第2章 钻具限幅机构功能参数及其故障模式分析15-30
• 2.1 钻具限幅机构构型布局及其工作原理15-19
• 2.1.1 钻具限幅机构组成15-17
• 2.1.2 钻具限幅机构工作环境17
• 2.1.3 钻具限幅机构工作过程17-19
• 2.2 钻具限幅机构功能参数分析19-26
• 2.2.1 热环境下尺寸参数分析19-23
• 2.2.2 钻具限幅机构组件参数裕度分析23-26
• 2.3 钻具限幅机构FMEA分析26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 钻具限幅机构故障树及Petri网建模与分析30-42
• 3.1 钻具限幅机构故障树建模（FTA）30-34
• 3.2 钻具限幅机构故障树分析34-38
• 3.2.1 可靠性指标分配方法34-35
• 3.2.2 钻具限幅机构故障树定性分析35-36
• 3.2.3 基于故障树的可靠性指标分配36-37
• 3.2.4 钻具限幅机构故障树定量分析37-38
• 3.3 钻具限幅机构故障Petri网建模分析38-40
• 3.3.2 钻具限幅机构Petri网建模38-39
• 3.3.3 钻具限幅机构Petri网分析39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 钻具限幅机构可靠性建模42-51
• 4.1 可靠性指标计算方法42-43
• 4.2 锁合过程可靠度建模分析43-44
• 4.3 提钻过程中卡榫可靠度建模分析44-46
• 4.4 提钻过程中提钻组件可靠度建模分析46-48
• 4.5 钻具限幅机构解锁过程可靠度建模分析48-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 钻具限幅机构可靠性试验研究51-69
• 5.1 可靠性试验方法51
• 5.2 钻具限幅机构工作过程模拟试验装置设计51-57
• 5.2.1 钻具限幅机构极限尺寸偏差分析52-53
• 5.2.2 模拟试验装置功能与要求53
• 5.2.3 模拟试验装置工作原理53-55
• 5.2.4 模拟试验装置关键组件设计55-57
• 5.3 钻具限幅机构分组件试验57-62
• 5.3.1 单钢球琐释机构解锁试验57-61
• 5.3.2 单卡榫锁合试验61-62
• 5.4 钻具限幅机构整机试验62-68
• 5.4.1 正常安装状态下可靠性试验63-65
• 5.4.2 极限尺寸偏差下可靠性试验65-68
• 5.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 附录70-73
• 参考文献73-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 欧阳自远,邹永廖,李春来,刘建忠,徐琳;月球探测与人类社会的可持续发展[J];矿物岩石地球化学通报;2003年04期

2 刘志全;;航天器机构的可靠性试验方法[J];中国空间科学技术;2007年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 龚浙安;卫星太阳翼驱动机构可靠性建模与分析[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：1001600