基于伪寿命分布与Bayes法的电主轴极小子样可靠性研究

摘要

电主轴是超精密加工和高速加工技术领域的典型装备之一。同时，电主轴作为数控加工中心的核心部件，其可靠性就成为了衡量整个数控加工中心可靠性的重要指标之一。对电主轴的可靠性进行试验和评估，能够掌握其在实际工况下实现预定功能的能力，还可以指导设计人员对电主轴的结构和相关参数等方面进行改善，从而不断提高电主轴的可靠性。本文在对电主轴进行可靠性试验的基础上，运用伪寿命分布法和Bayes法分别对电主轴极小子样的可靠性进行了评估。主要完成的工作有:
　　对基于伪寿命分布的极小子样可靠性数据分析方法所涉及到的基本理论、基本概念以及该方法的评估原理和流程进行了详细的分析和研究。
　　在分析和研究了电主轴性能退化失效机理的前提下，选取合适的性能退化特征量，在此条件下制定了一套合适的电主轴可靠性试验方案，并在该方案的指导下进行电主轴可靠性试验。然后，应用伪寿命分布法，结合磨削电主轴试验样本的可靠性试验数据，综合虚拟增广样本法对其可靠性进行评估，最终获得磨削电主轴的一系列可靠性指标。
　　重点对基于Bayes法的可靠性评估方法的基本流程和基本理论进行分析，并采用该方法对磨削电主轴可靠性试验数据进行分析，最终获得该磨削电主轴的可靠性特征量。
　　对伪寿命分布法和Bayes法这两种可靠性评估方法的评估结果分别进行比较、分析、讨论，相互之间对于评估的合理性和准确性也起到了一定的验证作用。同时，对于如何提高磨削电主轴可靠性评估精度和磨削电主轴可靠性的问题，提出了一系列改进措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．1．1 可靠性工程的研究背景与意义

1．1．2 电主轴可靠性研究的背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．3 本课题的研究内容和方案

1．3．1 本课题主要研究内容

1．3．2 本课题的研究方案

2 基于伪寿命分布的极小子样可靠性数据分析方法

2．1 基本理论

2．1．1 性能退化的相关概念

2．1．2 常用的可靠性指标

2．1．3 性能退化轨迹的一般模型

2．1．4 常见寿命分布的数理统计分析

2．2 基于伪寿命分布的极小子样可靠性评估方法

2．2．1 伪寿命分布法的基本原理

2．2．2 虚拟增广样本法的基本原理

2．2．3 基于伪寿命分布的极小子样可靠性评估流程

2．3 本章小结

3 电主轴性能退化试验及可靠性评估

3．1 电主轴的失效机理及性能退化参数的选取

3．1．1 电主轴的主要失效机理

3．1．2 电主轴性能退化参数的选取

3．2 混合陶瓷球轴承的选型研究

3．2．1 混合陶瓷球轴承的寿命计算

3．2．2 混合陶瓷球轴承的尺寸选择

3．2．3 实例验证

3．3 电主轴性能退化试验方案

3．3．1 退化可靠性数据的来源

3．3．2 电主轴性能退化试验方案

3．4 电主轴可靠性评估

3．4．1 伪寿命分布法确定伪失效寿命

3．4．2 伪寿命虚拟增广样本的确定

3．4．3 电主轴可靠性评估

3．5 本章小结

4 基于Bayes法的电主轴可靠性评估

4．1 Bayes法的基本理论

4．1．1 Bayes法的基本流程

4．1．2 超参数的确定

4．2 基于Bayes法的电主轴可靠性评估

4．2．1 理论研究

4．2．2 电主轴的可靠性评估

4．3 本章小结

5 评估结果的分析与讨论

5．1 评估结果的比较

5．1．1 电主轴失效分布函数的比较

5．1．2 电主轴可靠度函数的比较

5．1．3 电主轴失效率函数的比较

5．1．4 电主轴其余可靠性指标的比较

5．2 影响电主轴可靠性评估结果的因素

5．2．1 试验数据采集阶段的影响因素

5．2．2 试验数据处理阶段的影响因素

5．3 改进措施

5．3．1 提高可靠性评估精度的措施

5．3．2 提高电主轴可靠性措施

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文、专利