机电系统可靠性分析与寿命评估

发布时间：2017-08-24 20:25

  本文关键词：机电系统可靠性分析与寿命评估

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【摘要】：数控机床是一种典型的机电综合系统,已成为装备制造业和国民经济建设的基础装备,其可靠性技术目前已成为制约行业发展的关键共性技术。由于过去长期以来没有准确的数据资料作为寿命评估的依据,因此,需要通过试验来获得数据。因此,进行数控机床这类复杂机电系统的可靠性分析和寿命评估技术的研究对于快速、准确确定数控机床可靠性薄弱环节、评定其可靠性水平及选择合理措施实施可靠性增长具有重要的理论意义和实际意义。本文首先对数控技术、数控机床可靠性技术等相关概念进行了阐述,概述了可靠性指标;在现有可靠性试验研究的基础上,结合数控机床的特点,在理解故障树的内容、原理及其技术本质的基础上,首先通过运用故障树分析技术(FTA)建立了数控机床的故障树模型,在对数控机床系统结构的分析的基础上,对系统进行了定性分析,划分出了故障树的最小割集,并对系统故障树做进一步的定量分析,最终确定了各个最小割集的重要度,给出了数控机床系统整体可靠性评估结果;其次,考虑到现代复杂机械系统的失效过程通常伴随着与失效时间和失效顺序相关的复杂动态特征,将模糊集引入到数控机床子系统的故障树分析当中,提出基于模式重要度的模糊故障树分析的系统定量可靠性评估模型。通过对数控车床电子设备的某直流电源系统的典型故障模式、故障原因及影响等进行深入分析,研究了在缺乏足够可靠性数据的情况下如何融合专家的知识、经验及各种相关因素进行数控车床杂系统的可靠性定量评估;最后针对数控机床服从威布尔分布的特点,通过对某机床厂某型号机床丝杠螺母支撑装置的加速退化数据进行分析。利用威布尔模型对其寿命分布建模,将其性能退化数据外推获取伪寿命数据,再应用丝杠螺母支撑装置失效机理求出相关的加速因子,将伪寿命数据转化为等效寿命数据。基于Minitab软件对等效寿命数据进行分析,验证丝杠螺母寿命分布类型。根据数控机床故障率的先验信息,将贝叶斯理论引入到可靠性试验研究中,用贝叶斯法求出其寿命分布函数的形状参数β和尺度参数η估计值,得出该型号机床丝杠螺母支撑装置的失效概率函数F(t)和平均无故障工作时间(MTBF),最终对丝杠螺母支撑装置的可靠性进行评估。本文在数控机床可靠性试验数据普遍缺乏的条件下,分别对整系统、子系统部件、关键零部件部分进行了可靠性分析及寿命定量评估方法的研究,研究结果能够对数控机床可靠性分析及寿命评估提供一定价值。由于复杂机电系统可靠性理论领域涉及内容很多,难度较大,还有一些问题需要在今后进一步开展研究。
【关键词】：机电系统 可靠性分析 模糊故障树 寿命评估
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状综述12-15
• 1.2.1 可靠性建模与分析12-14
• 1.2.2 寿命评估14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 论文章节16-18
• 2. 机电系统可靠性基本概念18-26
• 2.1 机电系统与可靠性关系18-19
• 2.2 机电系统可靠性分析19-21
• 2.2.1 可靠性分析特点19-20
• 2.2.2 可靠性分析与评估20-21
• 2.3 系统可靠性数据分析理论21-25
• 2.3.1 可靠性特征量21-23
• 2.3.2 可靠性数据及其分布23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3. 基于故障树的可靠性定量分析26-43
• 3.1 基本名词术语和符号26-28
• 3.2 故障树建造方法28-29
• 3.3 故障树各级事件的选择29-32
• 3.4 定性与定量分析32-41
• 3.4.1 系统故障树的建立32-37
• 3.4.2 定性分析37-39
• 3.4.3 系统定量分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4. 数控机床直流电源子系统可靠性分析43-58
• 4.1 数控机床对电源的要求43-44
• 4.2 数控车床电源系统故障树建立44-48
• 4.2.1 可靠性分析中的模糊性44-46
• 4.2.2 数控机床直流电源故障树46-48
• 4.3 模糊失效率48-50
• 4.4 故障模式重要度50-53
• 4.4.1 层次分析法原理50-52
• 4.4.2 故障模式权重确定52-53
• 4.5 权重故障树评估模型53-55
• 4.6 实例分析55-57
• 4.7 本章小结57-58
• 5. 基于加速退化试验的寿命评估58-73
• 5.1 可靠性试验目的及方案58-62
• 5.1.1 可靠性试验目的58
• 5.1.2 试验方案58-62
• 5.2 故障机理及加速因子62-63
• 5.3 性能退化数据分析63-67
• 5.4 寿命及可靠性评估67-72
• 5.5 本章小结72-73
• 6. 总结与展望73-76
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-79
• 作者简介79-80

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本文编号：732967