VMC650五轴联动（立式）数控加工中心液压系统可靠性评价

论文摘要

加工中心是用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床,是现代信息科学与机械技术相结合的典型的机电一体化产品。本论文中涉及某型号的加工中心主要针对模具行业,用于加工各类模具。由于目前国产加工中心的可靠性水平与国外相比明显偏低的状况,严重影响了加工中心的竞争能力。液压系统在现代生产设备和控制系统中具有重要地位,在动力传输和控制等方面发挥了不可替代作用。由于液压系统复杂,故障类型多,使其与其他产品相比,存在可靠性差的问题。加工中心的液压系统的故障往往会导致整机系统的故障,从而造成重大的经济损失,因而本文的研究具有重要意义。本论文在简单介绍课题研究的主要内容和研究意义后,展开了对该型号加工中心液压系统的可靠性评价,找出薄弱环节,然后针对系统薄弱环节之一的液压缸,进行了可靠性优化设计。首先,论文进行了该液压系统的原理和功能分析,缕清了系统工作流程,然后按照系统可靠性建模原理建立可靠性框图模型。在收集的元器件可靠性数据的基础上,运用可靠性软件Blocksim和工程软件Matlab的Simulink仿真包进行系统的仿真分析及计算。最后得到系统可靠度等性能数据,根据仿真结果指出系统的薄弱环节,拟定维修次序。另外,论文还在系统的故障树方面做了研究,建立该系统故障树,分析后得出液压系统故障的深层次原因,指明系统维护的重点。其次,在系统分析的基础上,进行了薄弱环节的可靠性优化设计。作为系统薄弱环节之一的液压缸,其可靠性在整个系统的可靠性中起着重要作用,因而对其进行了可靠性优化设计。论文在传统的液压缸设计基础上,融入零件可靠性设计和优化设计原理,完成了对该液压缸的可靠性优化设计,运用工程数学软件MATLAB进行了快速优化求解,运用Simulink进行动态性能仿真,最终提高了零件可靠性水平。通过优化前后设计结果、仿真结果对比,也显示出可靠性优化设计的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 可靠性工程的发展及研究意义
• 1.2 液压系统故障及其特点
• 1.2.1 液压系统的主要故障类型
• 1.2.2 液压系统故障特点
• 1.3 液压可靠性工程的研究现状及意义
• 1.4 课题研究背景及意义
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 第2章 可靠性基本理论
• 2.1 基本概念及其度量
• 2.2 常用概率分布
• 2.3 系统可靠性模型
• 2.4 故障树分析法
• 2.4.1 故障树分析中的术语和符号
• 2.4.2 建立故障树的工作程序
• 2.4.3 故障树分析
• 2.4.4 故障树的应用及局限
• 第3章 加工中心液压系统可靠性分析
• 3.1 加工中心液压系统原理及功能分析
• 3.2 加工中心液压系统可靠性模型
• 3.3 加工中心液压系统可靠度计算及其Blocksim仿真
• 3.4 加工中心液压系统Simulink仿真
• 3.4.1 Matlab与simulink简介
• 3.4.2 Simulink可靠性仿真模型的建立
• 3.4.3 加工中心液压系统Simulink仿真模型的建立
• 3.4.4 加工中心液压系统Simulink仿真结果
• 3.5 仿真结果及分析
• 3.5.1 加工中心液压系统两种仿真的对比
• 3.5.2 加工中心液压系统仿真结果
• 3.6 加工中心液压系统故障树分析探索
• 第4章 机械可靠性优化设计及Matlab实现
• 4.1 机械可靠性设计
• 4.1.1 应力—强度干涉模型和零件可靠度计算的一般方程
• 4.1.2 应力、强度均为正态分布的可靠度计算
• 4.2 机械可靠性优化设计
• 4.2.1 以可靠度最大为目标的机械强度可靠性优化设计
• 4.2.2 可靠度为约束条件的机械强度可靠性优化设计
• 4.3 最优化方法的MATLAB实现
• 4.3.1 有约束最小化问题
• 4.3.2 多目标规划问题
• 第5章 加工中心液压缸的可靠性优化设计
• 5.1 加工中心回转工作台夹紧原理
• 5.2 液压缸的可靠性优化设计
• 5.2.1 顶紧力约束
• 5.2.2 液压缸主要几何尺寸约束
• 5.2.3 其他约束
• 5.2.4 目标函数确立
• 5.2.5 方程的确立与MATLAB求解
• 5.2.6 结果对比分析
• 5.3 液压缸系统simulink仿真
• 5.3.1 液压缸系统simulink仿真模型建立
• 5.3.2 液压缸系统simulink仿真
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢