基于概率模型检测的数控机床主轴系统多状态可靠性分析

发布时间：2020-12-08 03:01

　　数控机床作为工业制造的主要部分,其可靠性研究受到了更多用户的重视。由于数控机床机械传动结构及功能部件的可靠性设计和试验工艺不规范,造成国产机床数控系统故障频发,以致其在市场竞争中处于劣势地位。本文结合危害度分析、概率模型检测、马尔科夫模型、多状态系统、非参数核密度估计模型等方法对数控机床主轴系统进行可靠性分析,从整体层层递进逐步定位薄弱部分,为数控机床的研究、分析奠定可靠性理论基础。论文主要工作如下:（1）研究数控机床的危害度方法。针对数控机床整体进行故障分析,通过对各子系统故障频次统计,并对故障类别,发生频率级别,易检查程度进行划分评价,对系统进行经验性的危害性定量分析,将数控机床的薄弱子系统约束为机械部分的主轴系统。（2）研究概率模型检测与Makov过程结合的故障树分析法。概率模型检测可以验证和分析系统中所存在的随机行为,使故障树分析更精确和高效。同时有效地避免传统故障树分析中所面临的状态爆炸问题。对比传统Monte-Carlo仿真迭代的故障树分析方法所得到的故障树各底事件对系统的危害度。该方法可更精确的寻找到主轴系统的薄弱环节,为下一步可靠性分析提供理论基础。（3）基于多状态理论... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

机床贸易逆差排名图1.2表明，中国机床产品贸易逆差在增长，并且涨幅相较其余各国更快且明显

第二章 数控机床整机的危害度分析2.1 引言主传动系统是数控机床的心脏，对数控产品的加工起着至关重要的作用。其高精度、高平稳性以及高可靠性则代表着数控产品的合格程度。本章主要就机床整体结构进行逐步分离的介绍，着重点落于机械部分的主传动系统的子系统主轴系统，阐明其结构与工作原理，并运用风险与功能性结合的危害度方法进行研究。2.2 数控机床的基本结构数控机床型号繁多，但其主体构成基本相同，大致分为加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、检查装置以及机场本体（机械部分），见图 2.1。

11图 2.2 数控机床整机故障模式在数控机床的机械系统中主传动系统在研究对象中占主要层次，主传动系统是实现机床主运动的主要部分，具有较大的调速范围，精度的调控在产品的生产率、加工精度和表面质量上十分重要，是数控机床不可忽视的一部分。本文对机械系统中的主传动系统中进给伺服系统和主轴系统进行故障模式分析，分别如图 2.3 和 2.4 所示。将几部分故障模式图转化为故障树并进行分析，得到机床整机的失效率为 46.6%，其各子系统的失效率分别为刀架系统6.9%，坐标参考点系统5.9%，进给伺服系统13.8%，主轴系统 30.8%，数据传输 2.3%，显示类故障 1.8%。而其中在伺服系统中伺服电机不转的的情况发生最高为 6%，在主轴系统中主轴产生故障的概率为 17.1%，通过对整机进行传统的故障树分析，可以发现在机场的绝大多数失效集中于机械系统，例如伺服系


本文编号：2904336