步进加速应力下电主轴可靠性退化试验优化设计
发布时间：2021-01-13 05:23
电主轴属于中高档数控机床产品的核心部件之一,制造业稳定的生产运作离不开高可靠性电主轴的技术支持。可靠性试验是获取可靠性信息,进行可靠性预测、评估的基础。电主轴是高可靠长寿命产品,短期很难获得大量故障信息,但其性能退化信息一直存在,因此,考虑试验时间及成本,结合其性能退化信息开展加速退化试验设计及优化研究具有重要意义。首先,根据电主轴的基本结构对电主轴进行子系统划分,结合现场故障数据信息判断电主轴故障频发部位;利用随机wiener过程对电主轴性能退化量进行描述,并结合Copula函数判断所选取性能退化特征量的相关性,确定电主轴在正常工作应力下的寿命分布函数。其次,结合逆幂率模型建立电主轴双应力加速退化方程;利用步进应力下加速退化摸底实验获取的实验数据,确定加速方程中未知参数的估计值;考虑试验中时间成本、检测成本以及样本成本,在给定试验检测间隔的情况下得到基于逆幂率模型的电主轴步进加速退化试验传统试验方案。最后,以最小化电主轴性能退化量中位寿命的渐进值方差为目标,建立优化设计的数学模型;结合粒子群算法对模型中设计变量进行迭代寻优,确定出最终的试验方案;通过敏感差异分析及仿真模拟评价验证结果...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电主轴结构图
第2章基于二元wiener过程的电主轴可靠性建模15图2.7电主轴轴端径向跳动量的变化趋势电主轴在t时刻的第i(i=2)个性能参数的退化量iDt可表示为：0()()iiiiiDtbtWt··························（2.1）式中，ib为性能参数退化量的初始值；i和i表示为第i个性能参数退化量中的漂移系数和扩散参数；0()iWt为第i个性能参数的标准布朗运动过程，服从均值为零、方差为t的正态分布。当电主轴的轴端径向跳动量和主轴振动量中的某一个退化量超过其对应的失效阈值1l或2l时，判定电主轴发生退化失效[52]。此时电主轴失效时间T可表示为12TminT,T,电主轴的可靠度可表示为：121122()),,RtPTtPTtTtPDtlDtl（·····················（2.2）其中由第i个性能退化参数的引起的电主轴失效时间为infiiiTtDtl，失效时间iT服从逆高斯分布[53,54]，对应电主轴第i个性能退化量的失效时间分布函数iTFt和概率密度函数iTf分别为：22expiiiiiiiiiiiTiiiiibtllbtlFttt········（2.3）2223exp22iiiiiTiiiilltbfttt·················（2.4）
吉林大学硕士学位论文22类似，区别在于序进应力加速退化试验中施加应力的大小与时间成比例增加。图3.1可以直观的看出各类型加载方式的不同，a表示恒定应力加载，b表示步进应力加载，c表示序进应力加载。图3.1应力施加方式考虑实际情况，若在实验室进行序进应力加速退化试验，因为其应力随时间的线性增加不好加以控制，所以考虑试验的精确性，本文不采用序加试验。虽然在样本量一定的情况下，对于同一应力，恒定应力退化试验具有试验时间较长的特点，但每一个样本对应唯一的加速应力。而在步进应力加速退化试验中，每一个样本量可对应不同的加速应力，相对于恒加试验可收集到较多的不同应力下的退化数据。因此本文以步进应力作为应力施加方式，考虑步进应力加速中涉及的应力水平数，以及每组应力水平对应的应力大孝检测时间等因素，开展电主轴可靠性退化试验。3.2.2加速应力的选择加速退化试验的本质是通过使电主轴获得高于正常工作条件的应力，加快各性能退化量的退化速率。因此应该选择合适的加速应力，使得所选取的性能参数退化量在加速时间内有较为明显的退化过程。根据上一章的分析结果，选择电主轴轴端径向跳动量和主轴振动量作为电主轴性能退化特征量，并进行了电主轴退
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时间序列分析的电容器退化模型[J]. 张田,潘尔顺. 上海交通大学学报. 2019(11)
[2]数控技术在加工机械中的应用研究[J]. 何流洪. 内燃机与配件. 2019(16)
[3]数控技术在加工机械中的应用研究[J]. 姜勇. 内燃机与配件. 2019(12)
[4]恒定应力加速退化试验差异化设计[J]. 陈震,潘浩,潘尔顺. 系统工程与电子技术. 2019(04)
[5]随机效应Wiener过程退化可靠性分析方法[J]. 李军星,王治华,刘成瑞,傅惠民. 系统工程理论与实践. 2018(09)
[6]基于威布尔分布的电主轴加速寿命试验时间设计[J]. 郑玉彬,杨斌,王晓峰,申桂香,赵宪卓,秦猛猛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
[7]二元Wiener过程下的小样本电主轴可靠性分析[J]. 王明磊,原大宁,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(02)
[8]基于性能退化的小子样电主轴可靠性试验研究[J]. 邱荣华,巨孔亮,董友耕,屈萍鸽,刘宏昭. 中国机械工程. 2016(20)
[9]基于Bayes方法的机床主轴加速寿命试验可靠性研究[J]. 迟玉伦,李郝林. 系统仿真学报. 2016(07)
[10]竞争失效产品步降加速试验优化设计研究[J]. 罗赓,穆希辉,牛跃听,杜峰坡,陈建华,王琦. 中国测试. 2016(06)
博士论文
[1]加速应力下二元退化可靠性建模及其试验设计方法[D]. 潘正强.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]电主轴步进应力加速退化试验优化设计方法研究[D]. 杨丁宇.吉林大学 2018
[2]基于步进双应力加速退化试验的电主轴可靠性建模研究[D]. 鲍俊.吉林大学 2018
[3]基于随机过程的电连接器加速退化试验优化设计与统计分析的研究[D]. 陈磊磊.浙江理工大学 2018
[4]基于Gamma过程的步进应力加速退化试验设计方法[D]. 汪赵新.国防科学技术大学 2011
[5]加工中心主轴可靠性试验研究[D]. 刘瀚文.吉林大学 2011
本文编号：2974302
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电主轴结构图
第2章基于二元wiener过程的电主轴可靠性建模15图2.7电主轴轴端径向跳动量的变化趋势电主轴在t时刻的第i(i=2)个性能参数的退化量iDt可表示为：0()()iiiiiDtbtWt··························（2.1）式中，ib为性能参数退化量的初始值；i和i表示为第i个性能参数退化量中的漂移系数和扩散参数；0()iWt为第i个性能参数的标准布朗运动过程，服从均值为零、方差为t的正态分布。当电主轴的轴端径向跳动量和主轴振动量中的某一个退化量超过其对应的失效阈值1l或2l时，判定电主轴发生退化失效[52]。此时电主轴失效时间T可表示为12TminT,T,电主轴的可靠度可表示为：121122()),,RtPTtPTtTtPDtlDtl（·····················（2.2）其中由第i个性能退化参数的引起的电主轴失效时间为infiiiTtDtl，失效时间iT服从逆高斯分布[53,54]，对应电主轴第i个性能退化量的失效时间分布函数iTFt和概率密度函数iTf分别为：22expiiiiiiiiiiiTiiiiibtllbtlFttt········（2.3）2223exp22iiiiiTiiiilltbfttt·················（2.4）
吉林大学硕士学位论文22类似，区别在于序进应力加速退化试验中施加应力的大小与时间成比例增加。图3.1可以直观的看出各类型加载方式的不同，a表示恒定应力加载，b表示步进应力加载，c表示序进应力加载。图3.1应力施加方式考虑实际情况，若在实验室进行序进应力加速退化试验，因为其应力随时间的线性增加不好加以控制，所以考虑试验的精确性，本文不采用序加试验。虽然在样本量一定的情况下，对于同一应力，恒定应力退化试验具有试验时间较长的特点，但每一个样本对应唯一的加速应力。而在步进应力加速退化试验中，每一个样本量可对应不同的加速应力，相对于恒加试验可收集到较多的不同应力下的退化数据。因此本文以步进应力作为应力施加方式，考虑步进应力加速中涉及的应力水平数，以及每组应力水平对应的应力大孝检测时间等因素，开展电主轴可靠性退化试验。3.2.2加速应力的选择加速退化试验的本质是通过使电主轴获得高于正常工作条件的应力，加快各性能退化量的退化速率。因此应该选择合适的加速应力，使得所选取的性能参数退化量在加速时间内有较为明显的退化过程。根据上一章的分析结果，选择电主轴轴端径向跳动量和主轴振动量作为电主轴性能退化特征量，并进行了电主轴退
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时间序列分析的电容器退化模型[J]. 张田,潘尔顺. 上海交通大学学报. 2019(11)
[2]数控技术在加工机械中的应用研究[J]. 何流洪. 内燃机与配件. 2019(16)
[3]数控技术在加工机械中的应用研究[J]. 姜勇. 内燃机与配件. 2019(12)
[4]恒定应力加速退化试验差异化设计[J]. 陈震,潘浩,潘尔顺. 系统工程与电子技术. 2019(04)
[5]随机效应Wiener过程退化可靠性分析方法[J]. 李军星,王治华,刘成瑞,傅惠民. 系统工程理论与实践. 2018(09)
[6]基于威布尔分布的电主轴加速寿命试验时间设计[J]. 郑玉彬,杨斌,王晓峰,申桂香,赵宪卓,秦猛猛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
[7]二元Wiener过程下的小样本电主轴可靠性分析[J]. 王明磊,原大宁,刘宏昭. 机械科学与技术. 2017(02)
[8]基于性能退化的小子样电主轴可靠性试验研究[J]. 邱荣华,巨孔亮,董友耕,屈萍鸽,刘宏昭. 中国机械工程. 2016(20)
[9]基于Bayes方法的机床主轴加速寿命试验可靠性研究[J]. 迟玉伦,李郝林. 系统仿真学报. 2016(07)
[10]竞争失效产品步降加速试验优化设计研究[J]. 罗赓,穆希辉,牛跃听,杜峰坡,陈建华,王琦. 中国测试. 2016(06)
博士论文
[1]加速应力下二元退化可靠性建模及其试验设计方法[D]. 潘正强.国防科学技术大学 2011
硕士论文
[1]电主轴步进应力加速退化试验优化设计方法研究[D]. 杨丁宇.吉林大学 2018
[2]基于步进双应力加速退化试验的电主轴可靠性建模研究[D]. 鲍俊.吉林大学 2018
[3]基于随机过程的电连接器加速退化试验优化设计与统计分析的研究[D]. 陈磊磊.浙江理工大学 2018
[4]基于Gamma过程的步进应力加速退化试验设计方法[D]. 汪赵新.国防科学技术大学 2011
[5]加工中心主轴可靠性试验研究[D]. 刘瀚文.吉林大学 2011
本文编号：2974302
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2974302.html
