一种传动轴制造系统可靠性分析方法

本发明属于机械设计，具体涉及一种传动轴制造系统可靠性分析方法。

背景技术：

1、传动轴是一种重要的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中，如汽车、工程机械等。传动轴系统的可靠性对于机械设备的正常运行具有重要意义。机械装置的可靠性是指在一定时间内，设备或系统在给定工况和使用条件下能够正常运行的能力。传动轴系统的可靠性分析需要考虑各个部件的寿命、失效概率以及相互之间的影响关系。目前针对传动轴可靠性的分析方法主要采用故障树分析、失效模式与影响分析等，但只适合用于简单的传动轴可靠性分析，而不能满足精密设备对传动轴的可靠性分析精度的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种传动轴制造系统可靠性分析方法，并改进传统贝叶斯网络，且考虑了刀具材料的老化和刚度退化，使得可靠性分析更加准确。

2、技术方案如下：

3、一种传动轴制造系统可靠性分析方法，包括以下步骤：

4、步骤1：根据传动轴制造系统的故障数据对组成制造系统的部件进行可靠性分析，获得传动轴制造系统组成部件的静态及动态可靠性参数；

5、步骤2：根据传动轴制造系统的组成部件与系统间的可靠性逻辑关系，分层分级地构建系统可靠性框图；

6、步骤3：将系统可靠性框图转换为系统可靠性的静态贝叶斯网络模型；

7、步骤4：对静态贝叶斯网络在时序上进行延伸，转化为结合部件的动态可靠性参数构建系统的变结构动态贝叶斯网络模型；

8、步骤5：将待分析的传动轴制造系统数据输入变结构动态贝叶斯网络模型得到其可靠性分析结果。

9、进一步的，步骤1中传动轴制造系统组成部件中顶事件是传动轴制造，中间事件为预处理、粗加工、精加工、后处理和刀具，底事件为下料、再结晶退火、校直、铣总长、打中心孔、精车外径、滚齿加工、割槽加工、淬火、回火、再次校直、探伤和清洗防锈、刚度退化和材料老化。

10、更进一步的，预处理的底事件为下料、再结晶退火和校直，粗加工的底事件为铣总长和打中心孔，精加工的底事件为车外径、滚齿加工和割槽加工，后处理的底事件为淬火、回火、再次校直、探伤和清洗防锈，刀具的底事件为刚度退化和材料老化。

11、进一步的，步骤3中系统可靠性框图转换为系统可靠性的静态贝叶斯网络模型包括如下步骤：

12、步骤31：明确传动轴制造系统的结构和功能，分拆成组成部件，并定义故障判据；

13、步骤32：搭建故障树模型，将传动轴制造系统组成部件xi作为系统s的基本单元，xi和s分别作为故障树模型中的底事件和顶事件，且它们仅具有0(事件不发生/正常工作)或1(事件发生/故障停工)两种状态，记分别为xi的故障概率密度函数、维修概率密度函数；

14、步骤33：将底事件作为输入事件，顶事件作为输出事件，采用或门反映事件的逻辑关系，将故障树模型进行等价映射，构成静态贝叶斯网络模型。

15、进一步的，步骤4中将静态贝叶斯网络模型转变为变结构动态贝叶斯网络模型的步骤包括：

16、步骤41：将静态贝叶斯网络模型的加上时间状态，从xi(t)、s(t)转变为xi(t+δt)、s(t+δt)，其中xi(t)、s(t)代表在t时刻节点xi、s的状态量，xi(t+δt)、s(t+δt)则依次代表t+δt时刻节点xi、s的状态量；

17、步骤42：通过多个时间片的级联，求解相同时间片内和相邻时间片间两个网络的条件概率分布，其中相同时间片内概率分布：

18、两相邻时间片间的条件概率分布：

19、其中依次代表基本单元xi从一开始的正常到故障所经历的时间、故障概率、维修概率；

20、步骤43：设组成单元xi在t时刻能够正常工作的先验概率为p(xi(t)＝0)，其在t+δt时刻处于正常工作状态的先验概率为：

21、p(xi(t+δt)＝0)

22、＝p(xi(t)＝0)p(xi(t+δt)＝0|xi(t)＝0)+p(xi(t)＝1)p(xi(t+δt)＝0|xi(t)＝1)；

23、步骤44：同一时间片内，由根节点的先验概率及各节点间的依赖关系，利用联合概率分布得到系统s在某一时间片t的可靠度为：

24、有益效果：

25、1)本发明针对复杂传动轴制造系统结合了故障树分析改进贝叶斯网络模型，消除了传统贝叶斯网络的局限性，提高了传动轴制造系统可靠性分析的准确度。

26、2)考虑了刀具材料的老化和刚度退化对整个制造过程可靠性的影响，使得可靠性分析更加准确。

技术特征：

1.一种传动轴制造系统可靠性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的传动轴制造系统可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤1中传动轴制造系统组成部件中顶事件是传动轴制造，中间事件为预处理、粗加工、精加工、后处理和刀具，底事件为下料、再结晶退火、校直、铣总长、打中心孔、精车外径、滚齿加工、割槽加工、淬火、回火、再次校直、探伤和清洗防锈、刚度退化和材料老化。

3.如权利要求2所述的传动轴制造系统可靠性分析方法，其特征在于：所述的预处理的底事件为下料、再结晶退火和校直，粗加工的底事件为铣总长和打中心孔，精加工的底事件为车外径、滚齿加工和割槽加工，后处理的底事件为淬火、回火、再次校直、探伤和清洗防锈，刀具的底事件为刚度退化和材料老化。

4.如权利要求1所述的传动轴制造系统可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤3中系统可靠性框图转换为系统可靠性的静态贝叶斯网络模型包括如下步骤：

5.如权利要求1所述的传动轴制造系统可靠性分析方法，其特征在于：所述的步骤4中将静态贝叶斯网络模型转变为变结构动态贝叶斯网络模型的步骤包括：

技术总结
本发明涉及一种传动轴制造系统可靠性分析方法，属于机械设计技术领域，包括以下步骤：步骤1：根据传动轴制造系统的故障数据对组成制造系统的部件进行可靠性分析，获得传动轴制造系统组成部件的静态及动态可靠性参数；步骤2：根据传动轴制造系统的组成部件与系统间的可靠性逻辑关系，分层分级地构建系统可靠性框图；步骤3：将系统可靠性框图转换为系统可靠性的静态贝叶斯网络模型；步骤4：对静态贝叶斯网络在时序上进行延伸，转化为结合部件的动态可靠性参数构建系统的变结构动态贝叶斯网络模型；步骤5：将待分析的传动轴制造系统数据输入变结构动态贝叶斯网络模型得到其可靠性分析结果。本发明提高了传动轴制造系统可靠性分析的准确度。

技术研发人员：王能文,刘新田,王旭,骆佼,王进钢
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23