柴油机设计阶段可靠性关键技术研究

论文摘要

柴油机作为汽车、船舶、工程机械和电站机组的动力,在国民经济中占有重要地位。可靠性技术作为一种重要的保障技术,对保证柴油机的正常使用具有重大意义。在柴油机设计中,由于缺乏完整的可靠性工作框架,分散的可靠性工作无法在提高柴油机可靠性的需求中形成合力,达到预期的效果;同时,分散的可靠性工作由于效率不高、重复劳动多,无形中增加了柴油机设计人员的工作量,被设计人员抱怨和抵制,降低了可靠性工作的效果。针对这一情况,本文通过对柴油机寿命周期各阶段的可靠性工作的分析,提出了柴油机设计阶段的可靠性工作框架,把故障模式及影响分析(FMEA)、故障数据分析、可靠性分配和可靠性预计等重要的可靠性工作集成起来,并研究了其中的关键技术和方法。为了在柴油机设计阶段更好的使用设计FMEA,本文改进了基于风险优先数的FMEA模型,将预防措施和探测措施分成两项分别进行评价,从而获得了两个含义不同的探测度指标,并在最终获得的两个风险优先数的基础上,提出了故障排序和处理的原则;将基于模糊推理的故障模式排序方法应用于柴油机的设计FMEA中,使分析过程更加直观,并通过案例分析比较了包含两个风险优先数的FMEA排序结果和基于模糊推理的FMEA排序结果,两者结果相似。本文分析了柴油机寿命周期内重要故障数据的来源以及各类故障数据的特点,结合设计FMEA工作,提出了柴油机首次故障里程数据的分析步骤,并应用现有方法对外场维修数据进行了分析。针对柴油机设计中的可靠性分配,本文探讨了常用的柴油机可靠性分配指标及指标间的相互转换,提出了基于新老系统变化量的可靠性分配方法,并利用基于层次分析法的综合评价方法对变化量的分配系数进行求取,使用专家权威系数评价了专家的权威性。针对柴油机的可靠性预计,本文提出了可靠性预计问题的七个维度,概况了可靠性预计的各个方面;提出了一种基于变化量的可靠性预计方法,并结合柴油机设计FMEA来获取比例系数值,将柴油机设计FMEA和可靠性预计结合起来,让可靠性预计随设计FMEA的更新而自动更新成为可能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 可靠性技术发展概况及现状
• 1.1.1 可靠性技术发展概述
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 课题背景和来源
• 1.2.1 课题背景
• 1.2.2 课题来源
• 1.3 课题的研究目的、意义和主要研究内容
• 1.3.1 课题的研究目的和意义
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 1.3.3 论文组织结构
• 第二章 柴油机设计阶段可靠性工作框架
• 2.1 柴油机工作原理和系统结构
• 2.1.1 柴油机工作原理
• 2.1.2 柴油机系统结构及主要零部件
• 2.2 柴油机设计阶段可靠性工作的意义
• 2.2.1 柴油机寿命周期费用
• 2.2.2 柴油机设计阶段可靠性工作的意义
• 2.3 柴油机寿命周期各阶段的可靠性工作
• 2.3.1 柴油机寿命周期各阶段的主要可靠性工作
• 2.3.2 关于柴油机寿命周期内可靠性工作的讨论
• 2.4 柴油机设计阶段的可靠性工作框架
• 第三章 柴油机设计故障模式及影响分析（FMEA）方法研究
• 3.1 故障模式及影响分析（FMEA）基本模型
• 3.1.1 故障模式及影响分析（FMEA）的定义
• 3.1.2 FMEA 的发展沿革
• 3.1.3 FMEA 分类
• 3.1.4 设计FMEA 的分析流程
• 3.1.5 FMEA 分析模型
• 3.1.6 不同类型的FMEA 和FMEA 各分析层次间的关系
• 3.1.7 实施设计FMEA 的目的和意义
• 3.1.8 FMEA 的缺点和不足
• 3.1.9 实施FMEA 的注意事项
• 3.2 柴油机故障模式排序方法
• 3.2.1 基于风险优先数（RPN）的FMEA 故障模式排序方法
• 3.2.2 基于模糊推理的故障模式排序方法
• 3.2.3 基于RPN 的排序方法与基于模糊推理的排序方法比较
• 3.3 柴油机FMEA 案例分析
• 3.3.1 基本分析项目
• 3.3.2 基于包含两个RPN 值的FMEA 模型的故障模式排序方法
• 3.3.3 基于模糊推理的故障模式排序方法
• 第四章 柴油机故障数据分析方法研究
• 4.1 柴油机寿命周期内的故障数据
• 4.1.1 柴油机故障数据的来源
• 4.1.2 柴油机故障数据的特点
• 4.2 柴油机整机的可靠性评价指标及其估计方法
• 4.3 柴油机首次故障里程数据的分析方法
• 4.3.1 柴油机外场维修数据的特征
• 4.3.2 柴油机首次故障里程数据的分析步骤
• 4.3.3 柴油机整机首次故障里程经验分布的点估计
• 4.3.4 不假设分布类型的零部件首次故障里程经验分布的估计
• 4.3.5 基于分布类型的零部件故障模式首次故障里程数据分析
• 4.3.6 分析案例
• 第五章 柴油机系统可靠性分配方法研究
• 5.1 柴油机可靠性分配概述
• 5.2 常用的柴油机可靠性分配指标及其相互转换
• 5.3 基于新老系统变化量的可靠性分配方法
• 5.4 基于层次分析法的综合评价方法
• 5.4.1 建立层次结构模型
• 5.4.2 判断矩阵的构造与权重集的计算
• 5.4.3 建立因素等级评价集和对应的分值集
• 5.4.4 建立专家权威系数集
• 5.4.5 建立评分矩阵
• 5.4.6 综合评价
• 5.4.7 求取比例系数
• 5.5 应用举例
• 5.6 结论
• 第六章 柴油机系统可靠性预计方法研究
• 6.1 概述
• 6.2 可靠性预计问题的七个维度
• 6.3 基于变量的可靠性预计方法
• 6.3.1 相似产品法
• 6.3.2 基于变化量的可靠性预计方法
• 6.3.3 基于FMEA 的比例系数获取方法
• 6.3.4 实例分析
• 6.4 可靠性预计和可靠性分配关系的讨论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的研究成果
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 柴油机设计阶段可靠性研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果