基于退化数据的机床导轨磨损可靠性研究

论文摘要

数控机床作为一个由各种摩擦副组成的摩擦学系统,其磨损是导致传动部件零件失效、整机技术状况劣化、可靠性水平降低的最直接最重要的原因之一。磨损过程由于受到环境因素以及材料不同的影响,而表现出复杂性和多样性。因为影响磨损过程的因素都具有随机性,而且与时间有关,所以应用随机过程理论描述磨损过程,可以较为精确的体现磨损的规律性和动态性,这对于零件或系统磨损的可靠性进行科学与准确的预测、有针对性的采取提高耐磨性的措施以及安排适时的维护或维修都具有重要的意义。磨损可靠性预测的关键问题是建立磨损预测模型。以往的磨损预测模型通常都是基于磨损机理的,不具有通用性,同时没有考虑磨损的随机特性,造成预测结果不准确。本文从随机性角度研究了磨损影响因素,建立了磨损的预测模型,模型中既考虑了主要的影响因素,又考虑了微观的随机影响因素,在此基础上进行了机床导轨磨损可靠性的研究。(1)根据摩擦磨损试验的目的和特点,对机床导轨材料进行了选择和加工,结合试验设计理论进行了试验的规划与设计,获得了科学的试验方案。实现了通过较少的试验获得较为精确和完整的数据的目的,降低了试验成本。(2)从环境因素、工况条件和材料性质等方面分析了影响机床材料摩擦磨损性能的主要因素,确定了建立磨损静态预测模型的变量。应用偏最小二乘回归方法建立了磨损预测模型,对模型的精度和预测效果进行了检验。(3)建立了磨损随机过程的基本模型。分析了磨损过程的基本特征,应用随机过程理论,提出了较为通用的磨损随机过程的基本模型。根据随机过程试验结果,对机床导轨材料的磨损过程做了磨损机理分析,建立了机床导轨材料磨损随机过程的模型。(4)对磨损可靠性预测中,根据磨损模糊、随机可靠性预测技术及随机过程基本模型建立了连续磨损下的可靠性预测模型,给出了机床导轨运行可靠性评价方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 国内外研究及发展现状
• 1.2.1 磨损预测研究及发展现状
• 1.2.2 可靠性技术的发展及磨损可靠性研究现状
• 1.3 课题来源
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 性能退化模型与可靠性
• 2.1 随机过程
• 2.1.1 随机过程定义
• 2.1.2 随机过程的分类
• 2.1.3 随机过程与可靠性
• 2.2 性能退化
• 2.2.1 退化失效模型
• 2.2.2 退化数据
• 2.2.3 退化量的统计模型
• 2.2.4 退化型产品寿命变量
• 2.2.5 退化失效模型
• 2.3 机床导轨磨损可靠性
• 2.3.1 磨损可靠性概述
• 2.3.2 累积磨损量的统计分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 机床精度分析及静态模型的建立
• 3.1 数控机床精度主要影响因素及分析
• 3.1.1 数控机床精度概述
• 3.1.2 机床结构可靠性和运行精度是衡量机床寿命的主要指标
• 3.1.3 机床运行故障统计分析
• 3.2 影响机床导轨材料磨损性能的因素分析
• 3.2.1 机床导轨四因素均匀设计试验方案
• 3.2.2 机床导轨四因素均匀设计试验结果
• 3.3 导轨材料四因素磨损预测模型
• 3.3.1 偏最小二乘回归简介
• 3.3.2 偏最小二乘回归分析的建模
• 2椭圆图检验'>3.3.3 T²椭圆图检验
• 3.4 本章小结
• 第4章 机床导轨随机过程试验及建模
• 4.1 机床导轨磨损随机过程试验
• 4.1.1 机床导轨材料磨损试验
• 4.1.2 机床导轨材料磨损机理分析
• 4.2 机床导轨磨损规律模型
• 4.2.1 机床导轨材料随机过程试验结果分析
• 4.2.2 磨损随机过程基本模型
• 4.2.3 导轨材料磨损随机过程建模
• 4.3 本章小结
• 第5章 机床导轨可靠度预测方法
• 5.1 基于静态模型的随机、模糊磨损可靠性分析
• 5.2 基于随机过程的机床导轨可靠性评价方法
• 5.2.1 基于性能衰退量分布的可靠性评估方法
• 5.2.2 机床磨损可靠度的一般计算方法
• 5.2.3 基于性能衰退数据的机床运行可靠度计算
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢