基于性能退化的电主轴可靠性评估

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1、分类号：TG659单位代码：10183研究生学号：2015412106密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于性能退化的电主轴可靠性评估ReliabilityAssessmentofMotorizedSpindleBasedonPerformanceDegradation作者姓名：杨斌专业：机械工程（工业工程）研究方向：质量与可靠性工程指导教师：郑玉彬副教授培养单位：机械科学与工程学院2018年6月————————————————————————基于性能退化的电主轴可靠性评估————————————————————————ReliabilityAssessmentofMo

2、torizedSpindleBasedonPerformanceDegradation作者姓名：杨斌专业名称：机械工程（工业工程）指导教师：郑玉彬副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月2日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，。独立进行研宄工作所取得的成果除文

3、中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年《月又曰摘要基于性能退化的电主轴可靠性评估摘要电主轴作为数控机床实现精密切割的核心功能部件，其性能及可靠性是决定数控机床整体性能的关键所在。由于电主轴属于高可靠长寿命产品难以收集到大量的失效数据。因此，结合其主要性能退化信息进行可靠性评估是当前研究的热点问题之一。本文以某系列卧式加工中心电主轴为研究对象，依据电主轴故障分析选择合适的试验项目，考

4、虑电主轴寿命下限进行加速试验时间设计，据此在试验装置上开展电主轴可靠性试验，收集并整理性能退化数据，实现基于性能退化的电主轴可靠性建模及评估。首先，依据电主轴的结构与工作原理开展电主轴的组件划分工作，结合前期采集到的现场故障数据进行故障模式、影响及危害性（FMECA）分析，在此基础上考虑故障相关性，结合决策实验室分析法（DEMATEL）确定电主轴系统的关键零部件及关键故障模式，据此选择相应的试验项目。其次，根据电主轴现场故障数据建立电主轴可靠性模型并确定其产品的寿命估计下限，以此为实验室试验截尾时间；结合加工工艺信息确定试验载荷，基于修正Miner疲劳累积损伤理论进行加速应力下

5、的试验时间优化设计。最后，依据选定的试验项目搭建可靠性试验装置和可靠性测试系统，根据拟定的试验截尾时间和数据采集方案收集试验中的性能退化数据，建立基于关键性能退化量的一元Wiener过程模型；应用单侧置信限法确定电主轴的基本失效率函数，以电主轴的性能退化量为协变量，建立考虑多个性能退化量的可靠性协变量回归模型，实现电主轴的可靠性评估。本文所提出的方法克服了传统可靠性评估工作中缺乏失效数据难以展开分析的问题，为加速试验下的可靠性评估工作提供了参考。关键词：电主轴，加速试验，试验时间设计，性能退化，可靠性评估IAbstractReliabilityAssessmentofMotor

6、izedSpindleBasedonPerformanceDegradationAbstractAsthecorefunctioncomponentofCNCmachinetoolstorealizeprecisioncutting,theperformanceandreliabilityofthemotorizedspindleisthekeytodeterminetheoverallperformanceofCNCmachinetools.Duetothefactthatmotorizedspindlesarehighlyreliableandlong-lifeproduc

7、ts,itisdifficulttocollectalargeamountoffailuredata.Therefore,itisoneofthehotissuesincurrentresearchtoevaluatethereliabilityofthemotorizedspindlebycombiningitsmainperformancedegradationinformation.Takingthemotorizedspindleofaseriesofhorizontalmachin