基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性设计

发布时间：2017-04-16 18:08

  本文关键词：基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数控机床是制造业全面实现现代化的基础性装备,而数控车床及车削中心又在数控机床的应用中处于绝对数量的领先。目前,国产数控车床及车削中心在精度、速度、多轴联动等方面已经有了较为显著的提高,但是和国外产品相比还是存在较大的差距,究其根本原因就是国产数控车床及车削中心可靠性水平较低。研究发现,国产数控车床及车削中心可靠性水平不高主要受其关键功能部件的制约。因此,要想提高国产数控车床及车削中心的可靠性,就必须对其关键功能部件进行可靠性研究。对于数控车床及车削中心来说,动力刀架是其关键功能部件。工作中,动力刀架是整机的故障多发部位,因此动力刀架就是提高数控车床及车削中心可靠性的关键所在。国内外对于可靠性的研究表明:可靠性设计可以提高产品的可靠性水平,而可靠性设计则是由可靠性建模与分析、可靠性分配等一系列工作组成。本文结合国家科技重大专项课题“千台国产数控车床可靠性提升工程”,选取国内典型动力刀架—双动力刀架进行可靠性设计,进而从根本上改进国产双动力刀架的性能指标。论文对双动力刀架的研究内容如下:1)结合可靠性工作的特点、参考AK33100D型双动力刀架结构对双动力刀架进行子系统划分;然后对双动力刀架进行FMECA,计算出其各个子系统危害度,得到危害度较高的两个子系统是刀盘信号装置和密封紧固装置,所以在新产品研发设计时应重点分析如何降低这两个子系统的危害度。同时,FMECA结果还为后续双动力刀架可靠性建模和分配打下基础。2)在详细分析可靠性试验数据的基础上,运用DEMATEL方法,判断出双动力刀架的各个子系统之间故障相关性及其相关程度;同时,分别建立双动力刀架的各个子系统的两参数威布尔分布模型;然后,应用Copula函数作为连接函数建立考虑故障相关性的双动力刀架的可靠度数学模型;最终得到双动力刀架整体及其子系统的MTBF值,其中双动力刀架整体的MTBF=4293.9h,这种方法做出的可靠性评估结果更加准确。3)针对传统的产品可靠性分配时忽略子系统故障相关性而导致分配指标不合理的情况,论文提出了一种基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性分配方法。该方法把可靠性屋作为基础工具,把DEMETEL方法分析出的矩阵作为可靠性屋的“屋顶”,对双动力刀架的各个子系统之间的相关程度进行定量的描述;把子系统严酷度评价指标取值作为可靠性屋的“房间”,这个环节创新性的把风险优先数方法直接用于分析双动力刀架的子系统;经过可靠性屋的矩阵运算求出各子系统的综合危害度,经归一化转化为各子系统重要度,重要度则增加到评分分配法考虑因素中,得到双动力刀架各个子系统可靠性分配指标;分配结果与前面第四章中的评估结果对比得出:刀盘信号装置和密封紧固装置是双动力刀架改进设计的重点,这点与第三章的FMECA结果吻合。
【关键词】：双动力刀架 故障相关 FMECA 可靠性建模 Copula 可靠性分配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景与研究意义10-12
• 1.2 动力刀架的分类及典型结构12-16
• 1.2.1 动力刀架的分类12-14
• 1.2.2 双动力刀架的典型结构14-16
• 1.3 国内外研究现状16-20
• 1.3.1 动力刀架国内外研究现状16-18
• 1.3.2 数控机床可靠性设计国内外研究现状18-20
• 1.4 论文的课题来源及主要研究内容20-22
• 第2章 双动力刀架FMECA22-36
• 2.1 双动力刀架子系统划分22-23
• 2.2 FMECA概述23-24
• 2.3 双动力刀架FMECA24-34
• 2.3.1 系统定义24-26
• 2.3.2 双动力刀架FMEA26-30
• 2.3.3 双动力刀架CA30-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第3章 双动力刀架子系统故障相关性分析36-44
• 3.1 引言36-37
• 3.2 基于DEMATEL方法的双动力刀架故障相关性分析37-43
• 3.2.1 DEMATEL方法及其分析流程37-39
• 3.2.2 双动力刀架子系统故障相关性分析39-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性建模44-58
• 4.1 双动力刀架子系统建模45-50
• 4.1.1 引入两参数威布尔分布45-46
• 4.1.2 双动力刀架子系统威布尔分布参数估计46-47
• 4.1.3 双动力刀架子系统威布尔分布假设检验47-48
• 4.1.4 双动力刀架子系统可靠度函数确定48-50
• 4.2 双动力刀架小样本子系统建模50-52
• 4.2.1 相关理论的引入50-51
• 4.2.2 小样本子系统威布尔分布的参数偏差修正51-52
• 4.3 基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性建模52-56
• 4.3.1 Copula函数及其性质52
• 4.3.2 基于Copula理论的双动力刀架系统可靠度函数52-54
• 4.3.3 模型对比54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性分配58-72
• 5.1 常用的可靠性分配方法58-61
• 5.1.1 可靠性平均分配方法58-59
• 5.1.2 考虑产品子系统重要度及复杂度的可靠性分配方法59-60
• 5.1.3 可靠性评分分配方法60-61
• 5.2 基于故障相关性分析的可靠性分配体系结构61-66
• 5.2.1 可靠性屋61-63
• 5.2.2 基于故障相关性分析的可靠性分配流程63-64
• 5.2.3 基于故障相关性分析的可靠性分配数学模型64-66
• 5.3 基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性分配66-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第6章 总结与展望72-76
• 参考文献76-82
• 附录82-84
• 攻读硕士期间的研究成果84-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨兆军;陈传海;陈菲;李国发;;数控机床可靠性技术的研究进展[J];机械工程学报;2013年20期

2 王晓燕;申桂香;张英芝;郑珊;牛序磊;梁栋;;基于DEMATEL方法的数控装备故障相关性分析[J];吉林大学学报(工学版);2012年S1期

3 李聪;王长林;;列车定位模块的故障模式及故障树分析[J];铁路计算机应用;2012年07期

4 张根保;柳剑;王国强;;基于任务的数控机床模糊可靠性分配方法[J];计算机集成制造系统;2012年04期

5 张英芝;郑锐;申桂香;王志琼;李怀洋;郑珊;;基于Copula理论的数控装备故障相关性[J];吉林大学学报(工学版);2011年06期

6 杜雷;高建民;陈琨;;基于故障相关性分析的可靠性配置[J];计算机集成制造系统;2011年09期

7 申桂香;陈炳锟;张英芝;邵娜;谷东伟;王志琼;;数控机床小样本类型子系统的可靠性建模[J];重庆大学学报;2011年08期

8 杨兆军;郝庆波;陈菲;许彬彬;李小兵;赵宏伟;;基于区间分析的数控机床可靠性模糊综合分配方法[J];北京工业大学学报;2011年03期

9 王家兴;马仕龙;;动力刀架的发展趋势和应用分析[J];机械工程师;2010年12期

10 张义民;张旭方;黄贤振;;多失效模式机械零部件可靠性稳健设计[J];中国机械工程;2009年02期

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 杨红英;;加快数控转塔刀架行业发展刻不容缓[N];中国工业报;2010年

2 初福春;;数控分度类机床附件如何发展[N];中国工业报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王晓燕;基于故障相关性分析的主轴系统关键备件需求预测研究[D];吉林大学;2015年

2 谷东伟;基于故障相关的刀架系统维修策略研究[D];吉林大学;2013年

3 郝庆波;数控机床可靠性及维修性的模糊综合分配与预计[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 魏传良;SFY3212nh双伺服动力刀架研发关键技术研究[D];大连理工大学;2014年

2 何佳龙;数控车床动力伺服刀架可靠性系统研制及试验研究[D];吉林大学;2014年

3 李远飞;决策分析和评价算法的在线实现[D];吉林大学;2011年

4 李志刚;基于DEMATEL的制造业企业动态平衡计分卡的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

5 黎菁;Copula理论及其在金融市场相关性上的应用[D];华中科技大学;2007年

6 易文德;应用Copula探讨可靠性理论中的相依性[D];西南交通大学;2005年

  本文关键词：基于故障相关性分析的双动力刀架可靠性设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：311366