数控机床寿命周期故障过程建模与应用研究

发布时间：2017-09-21 22:28

  本文关键词：数控机床寿命周期故障过程建模与应用研究

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【摘要】：近年来,由于受到潜在市场需求的刺激,加之国家政策对基础装备制造业的大力扶持,国产数控机床在功能和性能方面与先进进口机床的差距在不断缩小,然而国产机床的质量和可靠性水平并未跟上发展的步伐,对数控机床进行可靠性研究迫在眉睫。建立数控机床的故障过程模型是进行可靠性评估与其他可靠性分析工作的基础,是实现产品可靠性增长的保障。目前,在建立可修复产品故障过程的可靠性模型时依然存在一些误区,而且对可靠性模型的研究主要集中于单调变化的故障过程,但这些具有单调特征的模型无法合理描述数控机床运行时的寿命周期故障过程的复杂变化规律。由此,本文结合国家重大科技专项课题及生产实际,对数控机床寿命周期故障过程模型从以下几个方面进行了研究:首先,对故障过程建模的相关理论进行了分析和研究。阐述了可修复产品与不可修复产品在可靠性建模方面存在的联系和区别,由于维修活动的影响,分析可修复产品的可靠性更为复杂。提出了一种定量分析和评价维修活动影响程度的方法,并以一种冷却过滤系统为例进行了分析,说明对于复杂可修产品而言,维修活动属于不完全维修,也可以近似认为是最小维修,因而可以用非齐次泊松过程或不完全维修过程理论对数控机床等复杂可修复产品的故障过程进行建模。其次,通过引入边界浴盆强度过程,建立最小维修假设下数控机床的寿命周期故障过程模型。在分析模型性质的基础上,提出一种合理确定浴盆模型转折点的方法,通过实例分析说明该方法得到的转折点更符合实际;利用极大似然方法和数值分析方法对模型的参数进行了求解;为了拓展故障过程模型在其它方面的应用,利用Monte Carlo仿真方法对故障过程进行预测。最后,以边界浴盆强度过程模型为基础,建立基于虚龄的不完全维修模型,用来描述数控机床的寿命周期故障过程。通过定量分析阐述了维修活动对数控机床运行可靠性的影响不容忽视,若要准确描述数控机床的全故障过程,应该采用不完全维修模型。结合生产实际,对可修复产品的可靠寿命提出新的定义,并对不完全维修模型在数控机床可靠寿命预计方面的应用进行分析和研究。
【关键词】：数控机床 故障过程 可靠性 边界浴盆强度过程 故障强度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 可靠性工程发展及研究现状8-12
• 1.2.1 可靠性工程发展概述8-9
• 1.2.2 数控机床可靠性发展历程与研究现状9-12
• 1.3 课题来源及研究意义12-13
• 1.3.1 课题来源12
• 1.3.2 研究意义12-13
• 1.4 论文主要研究内容与框架13-16
• 1.4.1 主要研究内容13-14
• 1.4.2 论文框架14-16
• 2 故障过程建模相关理论分析与研究16-36
• 2.1 引言16
• 2.2 故障过程相关概念16-20
• 2.2.1 故障与维修16-17
• 2.2.2 故障过程与计数过程17-20
• 2.3 可修系统故障过程建模理论分析20-28
• 2.3.1 可修产品与不可修产品的区别20-21
• 2.3.2 维修对复杂可修系统故障特性影响的定量分析21-28
• 2.4 可修系统故障过程模型28-34
• 2.4.1 最小维修下故障过程基本模型28-30
• 2.4.2 不完全维修下故障过程模型30-32
• 2.4.3 浴盆形状的故障强度模型32-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 最小维修下寿命周期故障过程建模及应用36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 基于NHPP的寿命周期故障过程模型36-43
• 3.2.1 模型的引入36-38
• 3.2.2 模型的性质分析38-40
• 3.2.3 BBIP模型转折点的确定40-42
• 3.2.4 模型参数求解42-43
• 3.3 BBIP模型在数控机床可靠性分析中的应用43-52
• 3.3.1 实例分析与模型检验44-47
• 3.3.2 转折点的计算和分析47-48
• 3.3.3 基于Monte Carlo的故障过程模拟与故障预测48-52
• 3.4 本章小结52-54
• 4 不完全维修下寿命周期故障过程建模及应用54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 基于虚龄的寿命周期故障过程不完全维修模型54-60
• 4.2.1 问题的提出54-56
• 4.2.2 模型的分析与建立56-58
• 4.2.3 模型参数求解58-60
• 4.3 模型应用60-64
• 4.3.1 实例分析60-63
• 4.3.2 数控机床可靠寿命的预计63-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 全文总结与结论66-67
• 5.2 论文创新点67
• 5.3 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-76
• 附录76-78
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录76
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的课题76-77
• C. 蒙特卡洛仿真部分数据77-78

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1 张坤能;数控机床寿命周期故障过程建模与应用研究[D];重庆大学;2015年

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本文编号：897252