本文選題：數(shù)控伺服刀架　切入點(diǎn)：FMECA　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：數(shù)控伺服刀架是數(shù)控車床的核心子系統(tǒng)之一,其可靠性直接影響著數(shù)控車床的可靠性水平。對數(shù)控伺服刀架可靠性進(jìn)行深入研究,找出其薄弱環(huán)節(jié),并在進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí),提供合理的零部件可靠性分配方案,對我國數(shù)控伺服刀架的專業(yè)化生產(chǎn)及可靠性水平提升具有重要的指導(dǎo)意義。但由于數(shù)控伺服刀架故障數(shù)據(jù)較少且難獲取,目前傳統(tǒng)的基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)獲得的故障數(shù)據(jù)所進(jìn)行的可靠性設(shè)計(jì),存在成本高,設(shè)計(jì)周期長等缺點(diǎn),且數(shù)控伺服刀架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性指標(biāo)的分配只能進(jìn)行到子系統(tǒng)。針對這些問題,本文提出了基于故障樹的數(shù)控伺服刀架可靠性分配方法,本文的研究工作如下:(1)首先對SFW系列數(shù)控伺服刀架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,利用FMECA(Failure Mode,Effects and Criticality Analysis故障模式、影響和危害性)方法,得到了所有可能出現(xiàn)的故障模式、故障原因,并找到了數(shù)控伺服刀架的薄弱環(huán)節(jié),針對每條故障原因給出了改進(jìn)措施,為可靠性設(shè)計(jì)及后續(xù)故障樹模型的建立提供了依據(jù)。(2)利用FTA(Fault Tree Analysis故障樹)方法,建立了故障樹模型并進(jìn)行了定性分析;針對故障數(shù)據(jù)獲取周期長,現(xiàn)有數(shù)據(jù)少等問題,采用了專家評(píng)判與模糊集理論相結(jié)合的方法對故障樹進(jìn)行定量分析,將專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為故障樹基本事件的模糊故障率,得到了故障樹基本事件、兩級(jí)中間事件及頂事件的故障率,并與現(xiàn)有同類型刀架可靠性水平進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了該算法的有效性;同時(shí)得到了各事件的概率重要度。(3)結(jié)合故障樹模型,提出了基于故障樹的數(shù)控伺服刀架可靠性分配方法,以故障率為分配指標(biāo)將數(shù)控伺服刀架系統(tǒng)的總體故障率有層次的分配到零件:首先利用基于概率重要度方法將規(guī)定的總體故障率分配到一級(jí)中間事件,其次利用可靠性再分配法將一級(jí)中間事件的故障率分配到二級(jí)中間事件,再利用層次分析法將可靠性發(fā)生改變的二級(jí)中間事件的故障率分配到基本事件。最終完成數(shù)控伺服刀架的可靠性分配,并對比分析了分配結(jié)果的合理性。(4)利用MATLAB-GUI(圖形用戶界面)編制了基于故障樹的數(shù)控伺服刀架可靠性分配軟件。該軟件以專家判斷語為輸入實(shí)現(xiàn)了故障樹定量分析,包含故障樹基本事件、兩級(jí)中間事件及頂事件故障率的計(jì)算、各事件重要度的計(jì)算;實(shí)現(xiàn)了可靠性分配計(jì)算,包含基于概率重要度的頂事件概率分配計(jì)算、基于可靠性再分配法的一級(jí)中間事件概率分配計(jì)算、基于層次分析法的二級(jí)中間事件概率分配計(jì)算;以及所有計(jì)算結(jié)果的顯示與輸出存儲(chǔ);并利用人工計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了軟件計(jì)算結(jié)果的正確性。該軟件具有簡單易操作,計(jì)算效率高等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了算法的工程化應(yīng)用。
[Abstract]:NC servo tool holder is one of the core subsystems of NC lathe, and its reliability directly affects the reliability level of NC lathe. It is of great significance to provide a reasonable reliability distribution scheme for the NC servo tool holder in China. However, the fault data of the NC servo tool holder is less and difficult to obtain. At present, the traditional reliability design based on the fault data obtained from mathematical statistics has the disadvantages of high cost and long design period, and the structure of NC servo tool holder is complex. The distribution of reliability index can only be carried out to subsystems. In order to solve these problems, this paper presents a method of reliability allocation for NC servo tool holder based on fault tree. The research work of this paper is as follows: (1) first of all, the structure of SFW series NC servo tool holder is analyzed. By using the method of FMECA(Failure mode effects and Criticality Analysis fault mode, influence and harmfulness, all possible fault modes and fault causes are obtained. The weak links of NC servo tool holder are found, and the improvement measures are given for each fault reason, which provides a basis for reliability design and the establishment of subsequent fault tree model. The method of using FTA(Fault Tree Analysis fault tree is provided. The fault tree model is established and analyzed qualitatively, and the fault tree is analyzed quantitatively by the combination of expert evaluation and fuzzy set theory, aiming at the problems of long acquisition period of fault data and less existing data. The expert experience is transformed into the fuzzy failure rate of the basic event of the fault tree, and the failure rate of the basic event of the fault tree, the intermediate event and the top event of the fault tree are obtained, and the reliability level of the same type of tool holder is compared and analyzed. The validity of the algorithm is verified, and the probability importance of each event is obtained. In combination with the fault tree model, a fault tree based reliability allocation method for NC servo tool holder is proposed. The overall failure rate of the NC servo tool holder system is assigned to the parts hierarchically with the failure rate as the allocation index. Firstly, the total failure rate is assigned to the first intermediate event based on the probability importance method. Secondly, the failure rate of the first intermediate event is allocated to the secondary intermediate event by using the reliability redistribution method. Then the failure rate of the secondary intermediate event is assigned to the basic event by using the analytic hierarchy process. Finally, the reliability distribution of the NC servo tool holder is completed. The rationality of the distribution results is compared and analyzed. (4) the reliability distribution software of NC servo tool holder based on fault tree is developed by using MATLAB-GUI (graphical user interface). The software realizes the quantitative analysis of fault tree with the input of expert judgment language. It includes the basic events of the fault tree, the calculation of the failure rate of the two level intermediate events and the top events, the calculation of the importance of each event, the calculation of the reliability assignment, including the calculation of the probability distribution of the top events based on the probability importance. The first intermediate event probability allocation calculation based on reliability redistribution method, the second intermediate event probability allocation calculation based on AHP, and the display and output storage of all calculation results; The software is simple and easy to operate, and the efficiency is high, so the engineering application of the algorithm is realized.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG519.1

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本文編號(hào)：1584708