基于统计分析的5吨装载机驱动桥可靠性研究

摘要

轮式装载机驱动桥由传动轴之前、驱动轮之后全部的传动机构组成，处于装载机底盘传动系统的末端。装载机驱动桥可实现以下功能:传递发动机通过变速箱、传动轴传递过来的转矩，驱动车辆前进或后退;驱动桥能够承载整机工作重量并保证复杂作业环境的通过性和安全性。驱动桥一旦出现故障必须停机维修，除了整机故障本身造成直接损失外，因停机带来的间接损失，如工期延误、物料报废等损失也比较大。为此提高可靠性增加可用时间就十分必要和迫切。
　　通过对5吨装载机驱动桥的介绍，了解了驱动桥的结构及关键点并介绍了容易出现故障的位置，其中主传动器非常的重要又对其安装调试的方法进行了介绍;由于制动钳涉及到整机的安全性，又对制动钳做了较为详细的介绍;温度对故障率的影响是一个非常重要的因素，也对分析了温度对故障率的影响。
　　通过对驱动桥的可靠性统计，利用威布尔公式计算可知，驱动桥可靠度为90％时，其额定寿命为291天。驱动桥工况复杂故障件种类较多，在对其故障进行统计分析时必须对故障统计的方法进行定义，否则没法进行后续的分析，本文统一使用反馈故障率进行统计，对出现的故障部位进行了详尽的统计，得到了第一手的统计结果并对结果进行分析，利用数据的正态分布作为分析的工具，找出其中的异常和偏差，并对影响数据异常的因素进行分析，对主要的故障件的原因及改进方法进行了分析，找到根本的原因有针对性的采取措施进行改进。
　　在可靠性提升方面使用了六西格玛管理工具DMAIC改进方法，该方法包括1.定义;2.测量;3.分析;4.改进;5.控制等工作阶段，由一系列工具措施支持实现每个阶段的目标。在众多驱动桥的故障里面，制动钳作为保障安全的不可替代的零部件以其为改善案例进行研究有着重要的意义。通过对制动钳主要故障的研究分析找到故障的原因，对影响制动钳可靠性的各个因素进行了分析，从检验方法和控制手段入手，提升了典型零部件的可靠性。针对制动钳的故障率，定义目前的故障水甲，设定改善目标和理想目标，在改进阶段从采购、质量检验、生产制造、装配过程控制等各个环节进行了系统提升。以制动钳可靠性改善为案例，发现活塞直径的加工质量对制动钳的可靠性影响最大，通过对活塞的加工过程能力进行分析和改进，得知当活塞直径符合正态分布CPK达到1.42时，制动钳的故障率由0.263％降低到0.109％;此时矩形密封圈的故障贡献率由40％，降低到9％;有效的提高了制动钳的可靠性，大大降低了故障率。
　　当前期重点零部件的过程测量数据收敛在一定范围内时，后期零部件的可靠性就能控制在一定的区间范围内，满足目标的期望要求。通过控制阶段的持续监控发现，改进后，典型零部件的制动钳的故障率明显降低，可靠性明显提高，质量改进取得了显著的效果，使用本方法对其他零部件进行统计分析和系统改进，也同样取得了显著的效果。使故障率明显降低，可靠性显著提升，使社会资源得到了有效的利用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 国内外的研究现状

1．1．3 研究意义

1．2 论文研究内容及方法

第2章 5吨装载机驱动桥的结构及故障点

2．1 驱动桥的结构分析

2．2 主传动器

2．2．1 主传动器结构分析

2．2．2 螺旋锥齿轮啮合过程分析

2．2．3 螺旋锥齿轮的旋向判断方法

2．2．4 主传动器故障点

2．3 差速器

2．3．1 差速器的结构及分析

2．3．2 差速器的工作原理

2．3．3 差速器故障点

2．4 半轴

2．5 轮边减速器

2．6 制动钳

2．6．1 制动钳的结构分析

2．6．2 制动钳的主要故障点

2．7 环境温度对驱动桥故障的影响分析

2．7．1 齿轮油黏度-温度数学模型

2．7．2 齿轮油黏度的计算

2．7．3 环境温度对齿轮油黏度的影响及改进

2．8 本章小结

第3章 5吨装载机驱动桥故障率分析

3．1 驱动桥故障的常用分析方法

3．1．1 六西格玛(Six Sigma)质量评价体系

3．1．2 驱动桥可靠性分析

3．1．3 装配故障率统计分析

3．2 5吨装载机驱动桥故障统计分析

3．2．1 反馈故障率和故障成本

3．2．2 不同时间段驱动桥故障统计分析

3．2．3 驱动桥故障成本统计分析

3．3 本章小结

第4章 5吨装载机驱动桥故障改进案例

4．1 DMAIC的过程活动及工具

4．1．1 DMAIC过程活动

4．1．2 DMAIC过程工具

4．2 制动钳的DMAIC过程改进应用

4．2．1 D-定义阶段

4．2．2 M-测量阶段

4．2．3 A-分析阶段

4．2．4 I-改进阶段

4．2．5 C-控制阶段

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢