n表示子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，Rjt)表示相關(guān)第i子系統(tǒng)的可靠度，
表示第i個(gè)子系統(tǒng)失效率比值，a ,表示分配向量的第i個(gè)元素， 叫表示分配向量的第1個(gè)元素，t表示時(shí)間，表示不相關(guān)第/子系統(tǒng)的可靠度，&表示 具有故障相關(guān)性的子系統(tǒng)序數(shù)；I表示具有故障獨(dú)立的子系統(tǒng)序數(shù)；0表示相關(guān)系數(shù)；
[0172] 本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)主軸故障頻率分析，可知8個(gè)子系統(tǒng)的故障模式均直接或 間接相關(guān)，近似取04= 〇. 3,可知：
[0173]
[0174] 步驟9-c、將每個(gè)子系統(tǒng)的失效率轉(zhuǎn)換為可靠度，即獲得最終每個(gè)子系統(tǒng)的可靠 度；
[0175] t = 500h時(shí)，子系統(tǒng)的可靠度為：
[0176] R1= 0? 9947, R2= 0? 9940, R 3= 0? 9937, R4= 0? 9939
[0177] R5= 0? 9952, R 6= 0? 9956, R 7= 0? 9935, R 8= 0? 9945
[0178] 步驟10、根據(jù)所獲得的每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度，設(shè)計(jì)目標(biāo)機(jī)床。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、設(shè)置目標(biāo)數(shù)控機(jī)床的目標(biāo)可靠度，并確定目標(biāo)數(shù)控機(jī)床所包括的子系統(tǒng)，及每 個(gè)子系統(tǒng)的可靠性評價(jià)指標(biāo)和失效模式； 步驟2、判斷可靠性評價(jià)指標(biāo)中是否包含子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度，即是否考需要考慮故 障相關(guān)性的影響，若是，則執(zhí)行步驟3,否則執(zhí)行步驟4 ; 步驟3、根據(jù)目標(biāo)數(shù)控機(jī)床子系統(tǒng)的失效概率，獲得子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度； 步驟4、結(jié)合實(shí)際情況，采用FMEA分析方法確定每個(gè)子系統(tǒng)中不同失效模式的FMEA評 價(jià)值，包括不同失效模式的失效嚴(yán)重度和不同失效模式的失效頻率，根據(jù)上述失效嚴(yán)重度 和失效頻率，進(jìn)一步獲得所有子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán)重度平均值和相對失效頻率平均值； 步驟5、將FMEA分析方法中的嚴(yán)重程度和失效程度進(jìn)行分區(qū)，包括低、中、高三區(qū)； 步驟6、判斷每個(gè)子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán)重度平均值和相對失效頻率平均值所屬分區(qū)，并 設(shè)定該分區(qū)內(nèi)子系統(tǒng)的可靠性分區(qū)度； 步驟7、根據(jù)不同分區(qū)所設(shè)定的子系統(tǒng)的可靠性分區(qū)度和三階轉(zhuǎn)換函數(shù)，將每個(gè)子系統(tǒng) 的嚴(yán)重度和失效率有線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為非線性關(guān)系； 步驟8、根據(jù)轉(zhuǎn)換后獲得的每個(gè)子系統(tǒng)失效嚴(yán)重度和失效頻率，及其他可靠性評價(jià)指 標(biāo)，獲得每個(gè)子系統(tǒng)在不同可靠性評價(jià)指標(biāo)下的分配系數(shù)和不同可靠性評價(jià)指標(biāo)的分配權(quán) 重，進(jìn)而獲得子系統(tǒng)分配向量； 步驟9、根據(jù)獲得的子系統(tǒng)分配向量，獲得最終每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度，具體如下： 當(dāng)可靠性評價(jià)指標(biāo)中不包括子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度時(shí)，具體如下： 步驟9-1、將步驟1所設(shè)定的目標(biāo)可靠度轉(zhuǎn)換為目標(biāo)失效率，根據(jù)子系統(tǒng)分配向量和目 標(biāo)失效率，獲得每個(gè)子系統(tǒng)的失效率； 步驟9-2、將每個(gè)子系統(tǒng)的失效率轉(zhuǎn)換為可靠度，S卩獲得最終每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度； 當(dāng)可靠性評價(jià)指標(biāo)中包括子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度時(shí)，具體如下： 步驟9-a、根據(jù)子系統(tǒng)分配向量，獲得子系統(tǒng)失效率比值； 步驟9-b、根據(jù)步驟1所設(shè)定的目標(biāo)可靠度、子系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)、子系統(tǒng)的故障相關(guān)關(guān) 系和子系統(tǒng)失效率比值，獲得每個(gè)子系統(tǒng)的失效率； 步驟9-c、將每個(gè)子系統(tǒng)的失效率轉(zhuǎn)換為可靠度，即獲得最終每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度； 步驟10、根據(jù)所獲得的每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度，設(shè)計(jì)目標(biāo)機(jī)床。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟3所述的獲得子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度，具體步驟如下： 步驟3-1、統(tǒng)計(jì)目標(biāo)數(shù)控機(jī)床子系統(tǒng)的失效概率； 步驟3-2、采用極大似然估計(jì)法獲得任意兩個(gè)子系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)； 步驟3-3、建立目標(biāo)數(shù)控機(jī)床子系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)矩陣； 步驟3-4、根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣計(jì)算獲得子系統(tǒng)相關(guān)失效嚴(yán)重度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟4所述的根據(jù)上述失效嚴(yán)重度和失效頻率，進(jìn)一步獲得所有子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán) 重度平均值和相對失效頻率平均值，具體為：在每個(gè)子系統(tǒng)不同失效模式的失效嚴(yán)重度中 選擇最大值作為相對失效嚴(yán)重度，再獲得所有子系統(tǒng)的相對失效嚴(yán)重度平均值；在每個(gè)子 系統(tǒng)不同失效模式的失效頻率中選擇最大值作為相對失效頻率，再獲得所有子系統(tǒng)的相對 失效頻率平均值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟5所述的低區(qū)取值范圍為1~3級，中區(qū)取值范圍為4~7級，高區(qū)取值范圍為8~ 10級。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟7所述的根據(jù)不同分區(qū)所設(shè)定的子系統(tǒng)的可靠性分區(qū)度和三階轉(zhuǎn)換函數(shù)，將每個(gè) 子系統(tǒng)的嚴(yán)重度和失效率有線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為非線性關(guān)系，具體如下： 三階轉(zhuǎn)換函數(shù)次.(￡)公式如下：其中，E表示FMEA嚴(yán)重程度或失效程度，|表示相對失效嚴(yán)重度平均值或相對失效頻 率平均值，a。、q和c:均為待定系數(shù)； 三階轉(zhuǎn)換函數(shù)與可靠性分區(qū)度關(guān)系式如下：其中，As表示可靠性分區(qū)度； 將公式（2)代入至公式（1)中求解apcjPCi系數(shù)的取值，即獲得三階轉(zhuǎn)換函數(shù)矣(￡), 即完成每個(gè)子系統(tǒng)的嚴(yán)重度和失效率從有線性關(guān)系向非線性關(guān)系的轉(zhuǎn)換。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟8所述的獲得子系統(tǒng)分配向量，具體步驟如下： 步驟8-1、將轉(zhuǎn)換后獲得的每個(gè)子系統(tǒng)失效嚴(yán)重度和失效頻率作為兩個(gè)可靠性評價(jià)指 標(biāo)，并根據(jù)其他可靠性評價(jià)指標(biāo)，建立每個(gè)可靠性評價(jià)指標(biāo)情況下，子系統(tǒng)兩兩之間的失效 率分配相對值矩陣； 步驟8-2、根據(jù)失效率分配相對值矩陣，進(jìn)一步獲得每個(gè)子系統(tǒng)在不同可靠性評價(jià)指標(biāo) 下的相對分配系數(shù)矩陣； 步驟8-3、采用專家打分的方法對每個(gè)可靠性評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行打分，獲得分配指標(biāo) 權(quán)重向量； 步驟8-4、將分配指標(biāo)權(quán)重向量與相對分配系數(shù)矩陣相乘，獲得子系統(tǒng)分配向量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，其特征在 于，步驟9-b所述的根據(jù)步驟1所設(shè)定的目標(biāo)可靠度、子系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)、子系統(tǒng)的故障相 關(guān)關(guān)系和子系統(tǒng)失效率比值，獲得每個(gè)子系統(tǒng)的失效率，具體公式如下：其中，R/(t)表示設(shè)定的目標(biāo)可靠度，m表示具有相關(guān)性的子系統(tǒng)個(gè)數(shù)，s表示 相互獨(dú)立的子系統(tǒng)個(gè)數(shù)，n表示子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，氏⑴表示相關(guān)第i子系統(tǒng)的可靠度，入i表示第i個(gè)子系統(tǒng)失效率比值，a,表示分配向量的第i個(gè)元素， 叫表示分配向量的第1個(gè)元素，t表示時(shí)間，' (〇表示不相關(guān)第/子系統(tǒng)的可靠度，f表示 具有故障相關(guān)性的子系統(tǒng)序數(shù)；/表示具有故障獨(dú)立的子系統(tǒng)序數(shù)；0表示相關(guān)系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明一種基于FMEA分析的數(shù)控機(jī)床可靠性綜合分配方法，屬于機(jī)械系統(tǒng)可靠性分析領(lǐng)域，本發(fā)明基于FMEA三階轉(zhuǎn)換函數(shù)及Copula函數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)可靠性的綜合分配，解決現(xiàn)有的機(jī)床可靠性分配方法的考慮因素單一及只能調(diào)節(jié)高嚴(yán)重度或失效頻率的可靠性區(qū)分度等問題；該方法的轉(zhuǎn)換函數(shù)形式簡單，易于理解及操作，同時(shí)涵蓋了傳統(tǒng)指數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)的優(yōu)勢，并拓展了FMEA分析結(jié)果低區(qū)間及中區(qū)間的可靠性區(qū)分度調(diào)節(jié)能力；該方法同時(shí)考慮了多種分配指標(biāo)的影響及故障相關(guān)性的作用，具有集成性好，便于工程應(yīng)用的特點(diǎn)，通過該方法分析得到的子系統(tǒng)可靠性與傳統(tǒng)方法相比更低，能夠更好地降低制造及加工成本要求，具有十分重要的工程價(jià)值。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN104992011
【申請?zhí)枴緾N201510358432
【發(fā)明人】張義民, 楊周, 朱云鵬
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月24日