一、机械零件强度可靠性计算方法（论文文献综述）
廖映华[1]（2019）在《含行星传动的多级人字齿轮箱动力学特性及动态可靠性研究》文中研究表明随着浅层煤炭资源的枯竭,煤矿开采正向1千米以下的深部延伸,开采的危险系数显着提高,热害、冲击地压、煤与瓦斯突出、透水、矿压、煤层自燃等灾害不仅增加了采煤的难度,也提高了开采成本。迫切需要采用无人化智能开采技术让矿工远离危险和恶劣的作业环境,提高煤炭开采效率,达到“无人则安、减灾提效”的目的。然而要实现无人化智能开采代替人的采煤劳动,必须首先保证智能采煤装备能够在复杂工况下长期连续可靠地作业,这就需要解决重载采煤装备可靠性及高性能传动技术。采煤机截割部作为完成割煤作业的核心装置,它的性能直接影响煤层截割效率和重载采煤装备可靠性。传统的截割部摇臂齿轮箱采用直齿或斜齿传动,承载能力和功率传递密度低,使得摇臂齿轮箱笨重,容易引起摇臂变形,导致摇臂齿轮箱传动系统误差增大,啮合条件恶化,加速了截割部摇臂齿轮箱失效。为了确保摇臂具有足够的刚度,摇臂变形控制在许可范围内,达到提高采煤机寿命和可靠性的目的,论文利用人字齿轮和行星传结构紧凑、功重比大的特点,提出了一种包含一级行星传动的多级人字齿轮传动在重载冲击工况下实现采煤机截割部齿轮箱的轻量化和高性能传动,并重点对这种新型的多级人字齿轮箱在随机载荷作用下的动力学特性和可靠性开展了较全面深入的研究。因此,论文主要研究内容如下:1.复杂工况下含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动力学模型及动力学特性分析根据人字齿轮啮合原理,综合考虑齿面摩擦、轴承变形、啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、齿侧间隙以及行星级均载等因素的影响,建立含行星传动的多级人字齿轮传动的平移-扭转动力学模型。通过Monte Carlo和数值计算法求解随机载荷作用下多级人字齿轮传动系统的动力学特性,获得各齿轮的弯曲和接触应力随机过程,以及各轴承的接触应力随机过程。在此基础上,研究系统外部载荷、内部激励等因素对动力学性能的影响规律,探索改善多级人字齿轮箱的工作性能和提高其可靠性有效措施。2.考虑失效相关性的含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动态可靠度模型与分析根据疲劳损伤原理建立零件强度退化计算模型得到传动系统零部件的强度随机过程。根据应力-强度干涉理论建立了应力和强度为随机过程的单一和多失效模式下的零件可靠度模型。采用相关系数来表示失效模式间的相关关系,根据失效模式间相关系数大小将多级齿轮系统的失效模式分成多个失效无关的失效模式组,建立含行星传动的多级人字齿轮传动的动态可靠度模型,求解随机载荷作用下采煤机截割部摇臂齿轮箱动态可靠度,研究多级齿轮箱内部激励、零部件强度和动态力的分布参数的时变性、以及齿轮箱零件失效模式的相关性对可靠度的影响规律,为后续可靠性优化设计奠定了基础。3.含行星传动的多级人字齿轮箱动态可靠度灵敏度模型与分析根据动态可靠度模型中系统参数与可靠度之间的关系,由?R?（?Xi）（其中R为可靠度,Xi为某个设计参数,且Xi∈X,X为设计参数向量）推导出可靠度随系统参数变化的可靠度灵敏度函数,采用矩法或重要抽样法等数值方法进行求解,获得构成齿轮箱的齿轮和轴承的可靠度灵敏度,分析相关参数对可靠度的影响规律,找出对可靠度有显着影响的参数,为后续可靠性优化设计提供依据。4.含行星传动的多级人字齿轮箱多目标可靠性优化含行星传动的多级人字齿轮箱的结构复杂,设计参数多,常用于工况复杂,功率大的场合。为了保证系统可靠性、改善动力学特性,实现轻量化,降低制造成本和资源消耗,以传动比、各级齿轮的齿数、模数、齿宽、啮合角、螺旋角等为设计变量,以动态性能、可靠度、可靠度灵敏度和传动件体积为优化目标,以强度,人字齿轮平行轴传动啮合条件,人字齿轮行星传动的齿轮数和行星传动的传动比条件、同心条件和装配条件等为约束条件,建立多级人字齿轮箱可靠性优化模型。借助MATLAB多目标遗传算法函数求解可靠性优化模型获得多级人字齿轮箱的优化设计参数。根据优化参数和动力学模型计算优化后的动态特性,将其与优化前的动态特性进行对比,验证优化模型的正确性。5.含行星传动的多级人字齿轮箱的动态特性测试与分析依据含行星传动的多级人字齿轮箱动力学特性的测试原理和数据采集需求,提出采煤机摇臂多级人字齿轮箱动态特性测试试验平台的总体方案。基于相似性原理确定试验平台的性能参数并搭建多级人字齿轮箱动态特性测试试验平台,开展多级人字齿轮箱的动态特性测试试验研究,完成在恒转速阶跃载荷、冲击载荷和随机载荷作用下的动态特性测试,以及随机载荷作用下,不同服役时间多级齿轮箱动态特性测试及概率统计特征分析,验证提出的多级人字齿轮传动系统的动力学模型和动态可靠性理论的正确性。
孙逸[2]（2019）在《基于概率密度演化法的零件与系统动态可靠性研究》文中指出在机械零件与系统的可靠性计算中,由于机械设备的输入载荷、失效模式、结构特征函数等都在时间、空间和强度上存在相当大的随机性,使得最终输出的结果（包括可靠性预测）可能产生不可预知的跃动,即非线性状态。而非线性方程是非常难以求解的,这为机械零件与系统的可靠性计算工作带来了巨大的挑战与难度。所以,将非线性问题作为考量对于可靠度计算的研究发展非常重要,也是非常必要的方向。本文从机械零件多次载荷作用下的动态可靠度研究出发,结合概率密度演化理论,提出一种新的机械零件动态可靠度计算模型,并基于此讨论了一种新的机械系统可靠度计算方法,之后对系统在多种因素下的安全和风险评估以及冗余算法优化等问题进行了考察。论文的主要工作如下:1.回溯了国内外对机械可靠性研究的历史,论证了本文提出问题与所用根据的合理性。基于已有的机械零件的动态可靠度模型,结合概率密度演化理论（PDEM）,提出了可用于分析非线性系统下的动态可靠度计算模型,并采单边差分法对偏微分方程进行了数值计算。2.传统方法计算机械系统的可靠度,一般效仿电子元件可靠度计算,根据电子系统的连接逻辑将每个零件进行简单的计算,这种方法忽视了机械零件失效相关的客观存在,与工程实际并不相符。本文立足于Copula相关性理论,提出了一种将零件之间失效相关纳入系统可靠性考量的计算模型。3.由于复杂装备系统多是典型的由电子、机械、控制部分集成的系统,有结构件、电子元件、控制元件和电气设备等单元组成,因此该类系统可靠性计算必须考虑到各方面的耦合性。本文将采用层次分析法（AHP）对复杂系统进行分层结构化处理,并建立多层级可靠性评价体系,以便设计师更有效地识别系统薄弱环节、合理区别对待每个单元及其影响并开展可靠性优化设计工作。4.冗余设计通过增加备用零件以达到提升系统可靠性的目的,是一种操作便捷,成本相对低廉的设计思路。理论上,随着备用零件的增加,系统失效率可以无限接近于零,但是作为经济生产工具,严格控制其成本、安装体积和重量也十分重要。上述问题可以简化为“带边界条件的多目标算法优化”问题,随着优化目标的增多与动态环境的日趋复杂,优化结果的准确性将面临考验。本文将在机械系统冗余设计的基础上,利用粒子群算法、遗传算法、模拟退火法等智能算法,提出一种旨在寻求更准确结果的新型算法。
李正文[3]（2019）在《基于Copula函数失效相关系统的动态可靠性分析》文中研究指明载荷的不确定性、零件强度随时间退化的现象以及零件失效模式之间的相关性广泛存在于机械系统的可靠性分析中。然而在现有可靠性分析中,多为考虑载荷和零件强度不随时间变化的静态系统可靠性分析或是假设零件失效模式间彼此独立的可靠性分析。然而,忽略了零件失效模式间的相关性以及不考虑载荷和零件强度随时间变化不仅会对可靠性分析结果产生较大影响,而且与实际不符,故亟需研究考虑载荷不确定性和失效模式动态相关情况下,零件强度随时间退化时的系统动态可靠性问题。本文通过引入Copula函数来处理零件之间的动态相关问题,在分别考虑载荷具有随机性或模糊性时,对串、并联系统的动态可靠度进行了一系列研究,主要工作如下:（1）介绍了应力-强度干涉理论、模糊可靠度基本理论、Copula函数的基本理论以及常用几种Copula函数的性质,为后续的研究奠定了理论基础。（2）针对零件失效模式具有动态相关性的情况,提出了一种新的分析串、并联结构系统的动态可靠性的方法。基于随机载荷作用下零部件强度退化或不退化时零部件的动态可靠度模型,将其与Copula函数结合后构建了不同系统的动态Copula可靠度分析模型。其中采用非参数核估计-极大似然估计法估算了系统的应力-强度干涉样本的边缘分布函数值以及Copula函数的参数q,该方法可以无需事先假设或估计样本的分布规律,并能更精确的估算Copula函数的参数q;进而将各零部件动态可靠度和参数q代入所构建的各类系统的动态可靠度分析模型中,并基于差分法推导出考虑或不考虑零件强度退化时系统的动态可靠度计算模型。最后通过算例对所提方法进行了验证,并与蒙特卡洛模拟结果进行了对比,结果表明两种方法获得的系统动态可靠度和蒙特卡洛模拟结果吻合较好,从而验证了所提方法的可行性和有效性。（3）针对串、并联系统的动态模糊可靠性分析问题,提出了基于Copula函数分析串、并联系统的动态模糊可靠性的分析方法。基于模糊载荷作用下零部件模糊强度退化或不退化时零件的动态模糊可靠度模型,结合Copula函数构建了串、并联系统的动态模糊可靠度分析模型。通过kendall秩相关系数来表示Copula函数的参数,通过研究kendall秩相关系数对串、并联系统动态模糊可靠度的影响,进一步推导分析了Copula参数对串、并联系统动态模糊可靠性的影响。根据提出模型计算了相关算例中结构系统的动态可靠度,并将结果与蒙特卡洛模拟方法获得的结果进行了比较,据此选择出最适合的Copula函数类型,从而也验证所提方法的可行性,为系统的动态模糊可靠性分析提供了一种新思路。
叶南海[4]（2012）在《机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究》文中指出在汽车、工程机械、矿山机械、特种装备等关乎国计民生的诸多领域，其中机械结构关键零部件的疲劳损伤寿命预测与可靠度计算，多年以来一直是众多专家学者的研究热点。在疲劳损伤寿命预测方面，一般采用Miner准则、Coten-Dolan准则进行；而在可靠性设计方面，则是基于应力-强度理论的传统力学模型。然而，由于损伤模型中经验系数的存在以及传统计算方法的单一性，导致了疲劳寿命与可靠性优化的计算结果与真实值之间的偏离，在实际工作中产生安全隐患。因此，如何提高疲劳寿命预测与可靠性计算结果的准确性，并开展科学合理且有效的研究工作，就显得非常紧迫与必要。本文追踪国内外的相关研究进展，在Miner准则、Manson准则的基础上，提出了一种基于虚拟区间长度等分的改进疲劳损伤寿命分析模型，并与可靠度的高精求解结合起来，考虑到可靠性稳健元素，通过模糊数学理论和粒子群算法，对系统可靠性的稳健优化设计方法开展进一步研究。研究工作的创新点主要体现在以下方面：1)提出一种虚拟区间长度等分的疲劳损伤寿命计算模型。在传统Miner准则基础上，将疲劳载荷谱的加载工作应力/区间/频数进行虚拟化等分，建立了一种改进的疲劳损伤模型，并从理论层面证明其疲劳寿命的收敛性。通过与疲劳寿命仿真分析的计算结果比较，说明了虚拟区间长度等分模型计算结果的可信性，有效克服了Miner准则计算公式中经验系数所导致的计算结果不准确性，体现了改进损伤模型的先进与合理。2)曼森-哈尔福德损伤模型的改进研究。为提高疲劳寿命预测的准确性，对其模型计算公式中的拐点系数与幂指数等经验数据进行研究，探索其对疲劳损伤寿命计算结果的影响，并对其取值范围进行优化与理论研究。研究表明：改进的曼森-哈尔福德模型的疲劳寿命预测结果的准确性得到了提高，但与基于虚拟区间长度等分损伤模型相比较，还存在差距。3)可靠度高精求解模型与计算方法研究。根据已有的疲劳损伤寿命模型研究成果，在可靠度-应力-寿命（P-S-N）基本理论基础上，考虑到疲劳加载工作应力与强度参数的不确定性，分别建立起基于随机参数概率密度分布的干涉区间积分方法、梯形法则与辛普森法则的三种可靠度计算数学模型，并实现可靠度的高精求解方法研究。结果表明：与传统计算方法比较，有效地提高了可靠度求解的计算精度和效率。4)基于可靠性的模糊多目标优化设计。在可靠度高精求解方法的基础上，考虑到疲劳工作应力、材料强度等参数的随机性，运用模糊数学的理论与方法，建立起基于可靠性的模糊多目标优化设计数学模型，多目标模糊函数适应值之间采用加权系数进行处理，并对加权系数取值开展了有效地研究。研究成果体现在多目标约束优化中引入了可靠性设计元素，算例表明，研究方法简单、实用，可以直接得到系统设计信息。5)基于改进粒子群算法（PSO）的可靠性稳健优化。提出了动态加速常数因子和速度自适应因子的两种改进PSO算法，结合可靠性与稳健设计理念，建立多目标的可靠性稳健优化设计数学模型，并实现数值求解。研究成果主要体现在改进的粒子群算法与可靠性稳健设计的有效结合，实现了机械系统可靠性的鲁棒设计。本课题的研究成果，可以很好的应用到车辆、工程机械、矿山装备等关乎国计民生的重大领域之中。应用算例表明，本课题的研究成果，具有较强的工程应用背景。
刘达志[5]（2008）在《机械可靠性设计软件开发》文中研究说明可靠性是指产品在规定条件下和规定时间区间内完成规定功能的能力。随着社会的不断进步和发展,产品的可靠性受到人们越来越多的重视。结合目前的研究现状,本文对可靠性的计算方法方法从静力和动力理论做了进一步的深入分析,在考虑载荷的基础上,考虑材料特征的随机性,对目前机械可靠性分析方法进行了全面评述,以求更为合理地对现有的各类可靠性分析方法进行分类.并指出各类分析方法的特点、局限性以及适用范围,比较了各种计算可靠度方法的优缺点及其实施方法,选取了各种设计中采用的方法。程序主要分为静强度和疲劳强度的设计和可靠度的计算,在静强度的程序中采用了应力—强度干涉模型和一次二阶矩法进行计算。为了计算结果的一致性,本文采用了JC法和改进后的一次二阶矩法进行零件的精可靠性计算；为了提高计算精度,本文采用了利用现有有限元分析软件进行概率有限元分析,计算应变的均值和方差。根据有限元的应力应变的关系,计算应力的确定值、一阶波动和二阶波动,然后计算零件的可靠度。疲劳强度程序中采用3s-S-N的方法进行了零件的寿命预测和可靠度的计算；在疲劳强度设计上还采用了最近提出的应力-寿命模型进行零件的寿命预测和可靠度的计算。最后分别进行了实例计算。采用面向对象编程技术,利用Visual basic编制相应的程序,并同三维造型软件Pro/E和大型有限元分析计算软件ANSYS集成在一起,开发出了操作简单、实用性强、界面友好的可靠性设计系统
庹奎[6]（2015）在《基于随机有限元法的机械零部件静动态可靠性分析》文中指出在传统的机械零部件可靠性分析时,通常直接根据该零件的应力具体显示表达式得到应力概率模型,同时结合强度概率模型建立可靠性干涉模型进行分析。但工程实际中的机械零部件通常无法给出具体显示表达式,导致了可靠性在实际工程中的广泛运用障碍。在可靠性数据统计方面,通过直接做可靠性数据统计试验成本高昂,而且由于零件结构的不同所造成应力分布差异性极大,使得试验结果往往不具有通用性。因此,机械零部件可靠性研究重点一直围绕着可靠性模型和可靠性数据两个方面展开进行的。本文在随机有限元理论的基础上,利用ANSYS概率分析模块展开可靠性研究。在静可靠性分析方面,以Monte Carlo随机有限元、响应面随机有限元和混合随机有限元进行机械零部件静可靠性分析,解决了无具体显示表达式的零件可靠性建模分析问题,同时对比三种随机有限元法得到各自特点和使用条件。在动态可靠性分析方面,以随机有限元静可靠性分析得到的应力数据为基础,利用Monte Carlo法进行动态可靠性模拟分析,解决了动态可靠性分析的数据缺乏问题。具体的研究内容及成果如下:1)通过APDL建立工业机器人小臂可靠性分析文件,选择Monte Carlo随机有限元法对小臂进行结构静可靠性分析,得到小臂的静可靠度及参数灵敏度分析结果。表明Monte Carlo随机有限元法能够很好的解决零件无显示表达式静可靠性的分析问题,同时也是一种通用性较好的随机有限元静可靠性分析基础方法。2)以机器人小臂为例,进一步采用响应面随机有限元法进行分析。通过对拟合的响应面进行大量Monte Carlo快速模拟后,得到小臂静可靠性分析结果。表明响应面随机有限元法以拟合的结构响应面替代小臂的有限元模型可快速进行分析,比Monte Carlo法具有更高分析效率。通过详细对比两种随机有限元法,最后给出Monte Carlo随机有限元和响应面随机有限元各自进行静可靠性分析的适用条件。3)综合Monte Carlo和响应面两种随机有限元法特点,结合参数灵敏度分析得到混合随机有限元静可靠性分析方法。以参数和结构相对复杂的发动机连杆为例,详细的对比混合随机有限元、响应面随机有限元和Monte Carlo随机有限元三种静可靠性分析方法,结果表明混合随机有限元法在结构复杂且输入参数较多的零部件静可靠性分析时,比其它两种方法具有更高的计算效率。4)在零部件动态可靠性分析时,以支撑板为例,利用Monte Carlo随机有限元静可靠性分析结果,提取后缀为.pdrs文件的应力数据得到应力的大量样本。进一步通过MATLAB分布拟合得到动态可靠性分析的应力概率分布特性,并以此建立动态可靠性干涉模型。最终编辑Monte Carlo动态可靠性模拟计算程序进行支撑板的动态可靠性分析,得到随载荷次数变化的动态可靠度曲线。结果表明基于随机有限元法解决动态可靠性数据缺乏问题的思路是可实现的,为机械零部件动态可靠性分析提供了新的参考方法。
李伟[7]（2019）在《定子永磁电机系统可靠性问题的研究》文中研究指明在电动汽车、航空航天、铁路运输、海上风力发电等领域,电机的安全性和连续运行能力是两个主要问题,它们与电机系统的可靠性直接相关。因此,研究永磁电机结构与可靠性之间的关系,具有十分重要的现实意义。定子永磁电机是在转子永磁电机的基础上发展起来的新型无刷永磁电机,它不仅具有永磁电机的高功率密度、高效率等特点,而且其励磁源位于定子部分,具有强抗去磁能力,且易于散热,转子上没有绕组和励磁源,结构简单、牢固,所以它具有良好的应用前景。磁通切换永磁（Flux-Switching Permanent Magnet,FSPM）电机是定子永磁型电机最突出的代表,因此本文以FSPM电机系统为研究对象,分析它的可靠性,研究内容涉及FSPM电机系统故障模式及其产生的原因,FSPM电机主要拓扑结构、绕组相数、绕组分布、容错成功率等因素对可靠性的影响。最后通过三相FSPM电机系统故障实验和固有轴电压测量实验来验证可靠性评估和轴电压分析的准确性。可靠性评估和轴电压的结果为高可靠性电机设计提供参考建议。论文的主要研究内容与成果:1.通过对相似性产品的故障分析对比,建立定子永磁电机系统的功能模型,从影响零件功能的角度对定子永磁电机的故障模式及其原因进行分析,探讨影响定子永磁电机主要零件的失效因素和故障产生的机理。2.建立三相FSPM电机系统的可靠性评估模型,进行可靠性评估,并评判评估系统中各个零件的重要度。在马尔科夫模型的可靠性分析方法的基础上,提出快速马尔科夫可靠性计算方法,用此方法对系统发生不同故障数时的可靠性进行对比和探讨。探讨评估过程中最多发生故障数对可靠度评估结果的影响。3.研究了绕组相数与可靠度之间的关系,提出N相绕组的平均失效前时间（Mean Time to Failure,MTTF）计算公式;分析计算分布式绕组和集中式绕组的可靠度,对不同绕组分布结构可靠度进行对比,判断可靠度最高的绕组分布结构。对多三相绕组结构和容错成功率对可靠度的影响进行分析。4.在相同的评估条件下,对四相、五相、六相和九相FSPM电机系统的可靠度进行评估,对具有容错齿结构和使用混合励磁的不同相数的FSPM电机系统进行可靠性评估,探讨电机结构的变化对可靠度的影响。5.分析了固有轴电压和控制轴电压产生的机理。通过建立固有轴电压仿真模型来研究电机转速、转轴材料和大小、永磁体材料、转子偏心以及电枢电流对固有轴电压的影响。分析三相FSPM电机耦合电容的分布,探讨它们对控制轴电压的影响。6.搭建了三相FSPM电机实验平台,构建以DSP为核心的驱动控制电路。通过测量三相FSPM电机在发生开路故障和电流传感器故障的情况下的绕组电流和输出转矩大小,验证可靠性评估中故障仿真模拟结果,保证评估的准确性。同时,对三相FSPM电机在不同转速下的固有轴电压进行测量。其结果与相同情况下仿真结果进行对比来验证固有轴电压研究的准确性。
韦乐余[8]（2019）在《谐波减速器柔轮疲劳特性分析及啮合刚度研究》文中认为谐波减速器是轻型工业机器人不可或缺的关键部件,但高端产品仍然大量依赖进口,为助力我国摆脱关键核心技术“卡脖子”的困境,形成谐波减速器的自主创新能力,论文针对谐波齿轮减速器柔轮应力、疲劳寿命、可靠性等特性以及啮合刚度进行研究,完成的主要工作及创新如下:（1）以CSF25型谐波齿轮减速器为原型机,基于包络理论拟合获得刚轮齿廓,建立了柔轮应力理论修正计算公式。采用逐次逼近法,完成了柔轮六种递进模型的有限元计算,结果表明,当径向变形量与模数相等时,长轴区域是最有利的啮合区域;靠近柔轮杯底的齿根处各向应力值最大,随着模型向实际结构的逼近,各向应力逐渐增加,且周向应力增幅较大。基于分析结果设计了双圆弧柔轮齿形。（2）利用正交设计法,对柔轮长度、齿圈厚度、柔轮壁厚、齿宽、齿根过渡圆角等主要结构参数进行组合,对其进行疲劳寿命分析,提取各结构参数下柔轮的最大等效应力和疲劳循环次数的拟合曲线,通过极差分析和方差分析得到了各结构参数对应力和疲劳寿命的影响规律。研究结果表明,柔轮长度和齿宽对柔轮应力和疲劳寿命的影响较大,且具有一定的单调性;在所选参数范围内各参数对柔轮疲劳寿命的影响程度由大到小依次为:长度、齿宽、齿根过渡圆角、齿圈厚度、柔轮壁厚。（3）采用Monte Carlo模拟法对谐波齿轮减速器柔轮进行可靠性分析,克服了柔轮可靠度计算中难以获得大样本数据的难题,模拟得到柔轮弯曲疲劳可靠度为88.64%,与数值积分法计算结果相差0.10%,验证了Monte Carlo模拟法计算柔轮可靠度的正确性。（4）建立了柔轮的单齿啮合刚度公式和谐波齿轮传动啮合刚度分析模型,基于有限元加载接触分析原理,开展一次接触和两次加载分析研究,计算柔轮啮合区轮齿啮合刚度及综合啮合刚度,研究了啮合刚度对柔轮扭转刚度的影响,获得柔轮和刚轮的接触变化规律。（5）利用精密机器人综合性能试验平台对所研制的谐波齿轮减速器样机进行了空载、启动转矩、传动误差、扭转刚度、空程、传动效率等项目检测,传动误差、扭转刚度、传动效率等相关性能指标均满足设计要求,验证了柔轮特性分析及结构参数优化的可行性和正确性。上述研究成果丰富了谐波减速器柔轮设计技术和理论,提供了一种利用Monte Carlo法对谐波减速器柔轮进行疲劳性能分析的新思路,为精密谐波齿轮减速器的设计制造提供技术支持。
孙淑霞[9]（2012）在《基于三参数威布尔分布的齿轮可靠性设计研究》文中研究指明威布尔分布具有三个分布参数,通过三个分布参数的不同组合,可以得到各种形状的曲线,能描述各种不同的分布类型,因此在可靠性工程中广泛应用威布尔分布来描述随机变量的分布形态。然而复杂的分布函数也给威布尔分布的应用带来不便,因此在产品的可靠性设计、可靠性评估中一般假设随机变量服从指数分布、正态分布等而很少假设随机变量服从威布尔分布。本文主要研究威布尔分布的参数估计和威布尔分布的设计方法,力图给威布尔分布的工程应用带来便利。为达到上述目的,本文开展了如下工作：1.介绍了典型的威布尔分布参数的估计方法,提出了改进的矩估计法和失效率估计法。改进的矩估计法不需查表,因此较通用矩估计法更便于实现程序化、计算精度更高；而失效率估计法的突出特点是采用递推算法、计算时不需要初始值、容易收敛、计算结果唯一。用Visual C++软件开发了可视化的威布尔分布参数估计程序,该程序能够实现多种方法的威布尔参数估计,便于工程技术人员使用。2.假设所有随机变量都服从威布尔分布,研究了齿轮可靠性设计方法。在此基础上,用Visual C++软件开发了可视化的齿轮常规设计和可靠性设计程序,可以便于工程设计人员使用。3.研究了基本随机变量服从威布尔分布情况下的响应面函数的计算方法,用有限元软件实现了齿轮基本变量服从威布尔分布时可靠性和可靠性灵敏度计算。4.机械零部件可能发生多种失效模式,而且各个失效模式一般不是相互独立的。各个相关失效模式的极限状态函数没有统一的联合概率密度函数,因此多种相关失效模式下的可靠性计算非常困难。开展了极限状态函数服从威布尔分布时,相关失效模式可靠度和可靠性灵敏度的计算研究,提出了三种计算方法：①在极限状态函数服从三参数威布尔分布时,假设机械零部件同时发生三种或更多种失效模式的事件为极小概率事件,用回归分析法得到不同失效模式下极限状态函数之间的关系,建立相关失效模式下可靠度的二重积分模型。②机械系统或零件存在多种失效模式的情况下,把系统或零件的多种失效模式简化为串联系统模型,假设所有失效模式的极限状态函数服从三参数威布尔分布,建立了总体可靠度的计算模型,并推导了多失效模式下可靠性灵敏度的计算方程。③根据灵敏度和偏导数的定义,提出多种相关失效模式下可靠性灵敏度的数学模型,用Monte Carlo方法实现求解。该方法无需对失效模式之间的关系、基本随机变量和极限状态函数的分布类型进行假设或简化,因此应用范围较广泛。利用该Monte Carlo模型对二重积分模型和串联系统模型进行了验证。
郭铠源[10]（2013）在《基于可靠性的安全系数设计方法研究与软件开发》文中研究说明现阶段作为由传统设计向可靠性设计转型的过渡阶段,引入了可靠性安全系数的概念。本文利用与可靠性指标相对应的安全系数代替传统设计中主要靠经验公式选取的许用安全系数,并可应用于常规的机械设计方法。这种方法设计的产品既满足其可靠性指标的要求,又省去了大量繁琐复杂的可靠性计算,便于广大设计人员应用到工程实际当中。应力-强度干涉模型是机械零件可靠性分析的基础。首先,本文借助应力与强度随机变量“干涉分析”的基本思想,建立了服从不同分布类型的静强度可靠性的安全系数模型。该模型既表征了结构的可靠性要求,又反映了应力与强度的离散性。安全系数的取值随结构可靠性要求及应力与强度的参数变化而异,是针对每一具体工况计算得到的,而不是一个通用的经验固定值。传统的干涉模型只适用于载荷一次性作用的情形,而工程实际中的大多数零部件,在服役时间内都会承受随机载荷多次的作用。因此,本文研究了随机载荷作用次数对可靠性安全系数的影响,运用顺序统计量理论推导出随机载荷多次作用的等效载荷累积分布函数和概率密度函数,并进一步发展了能够科学反映指定载荷作用次数或服役时间的静强度可靠性安全系数模型。另外,对于具有多个危险点的机械零件,每个危险点都有失效的可能。本文将整个机械零件看作一个系统,而将零件中的每个危险点作为系统中的一个单元,采用系统层的可靠性分析与建模方法,结合多危险点之间失效独立和失效相关两种情况下的系统可靠性的处理方法,研究并发展了多危险点系统可靠性的安全系数设计方法。然后,将可靠性的安全系数设计理论的应用具体化,以多齿轮系统作为研究对象,应用该理论计算得到满足系统可靠性要求的齿轮轮齿上不同失效形式的危险点安全系数,验证该理论方法的合理性与可行性。最后,考虑到工程实际的需求,并增加上述研究的理论方法的应用价值,应用MATLAB平台的GUI模块编制开发了“齿轮系统安全系数设计”软件。该软件主要由设计主界面、设计信息登录、设计要求输入、结构与材料选取、系统可靠性分配与安全系数计算五个模块组成。为了验证其实用性,以某二级直齿圆柱齿轮减速器的低速级齿轮传动设计作为算例,分别从应用该软件计算与传统安全系数法选取两个方面,得到不同的安全系数,并将其代入到常规机械设计方法中得到零件的主要几何参数并做对比,验证该理论方法的正确性与优越性,为提高零件的可靠性能和节约制造成本提供了理论基础。
二、机械零件强度可靠性计算方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机械零件强度可靠性计算方法（论文提纲范文）
（1）含行星传动的多级人字齿轮箱动力学特性及动态可靠性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 人字齿轮传动系统动力学特性研究现状 |
| 1.2.1 人字齿轮平行轴传动系统动力学特性研究现状 |
| 1.2.2 人字齿轮行星传动系统动力学特性研究现状 |
| 1.3 机械可靠性的发展历程及研究现状 |
| 1.3.1 机械可靠性的发展历程 |
| 1.3.2 机械零部件可靠性的研究现状 |
| 1.3.3 机械系统可靠性的研究现状 |
| 1.3.4 机械可靠性试验的研究现状 |
| 1.4 人字齿轮传动系统可靠性的研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容及技术路线 |
| 2 复杂工况下含行星传动的多级人字齿轮传动系统动力学特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动力学模型 |
| 2.2.1 人字齿轮副的啮合力 |
| 2.2.2 人字齿轮副的摩擦力及摩擦力矩 |
| 2.2.3 含行星传动的多级人字齿轮传动系统的运动微分方程组 |
| 2.3 含行星传动的多级人字齿轮传动系统的内部激励分析 |
| 2.3.1 啮合刚度激励 |
| 2.3.2 制造和安装误差引起的啮合误差激励 |
| 2.4 内外部激励对含行星传动的多级人字齿轮传动系统动力学特性的影响 |
| 2.4.1 内部激励随机性对系统动力学特性的影响 |
| 2.4.2 外部激励对系统动力学特性的影响 |
| 2.5 内外部激励对系统动态力的统计特征的影响 |
| 2.5.1 内部激励随机性对系统动态力的统计特征的影响 |
| 2.5.2 外部激励对系统动态力的统计特征的影响 |
| 2.6 齿轮和轴承应力随机过程 |
| 2.6.1 齿轮和滚动轴承的动态应力 |
| 2.6.2 齿轮和轴承随机应力过程 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 含行星传动的多级人字齿轮传动系统动态可靠性建模与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 考虑强度退化的零件强度的计算模型 |
| 3.3 单一失效模式下机械零件的动态可靠度 |
| 3.4 多失效模式下含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动态可靠度 |
| 3.5 考虑失效相关性的含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动态可靠度 |
| 3.6 含行星传动的多级人字齿轮传动系统的动态可靠性分析 |
| 3.6.1 齿轮和轴承的强度随机过程 |
| 3.6.2 齿轮或轴承在单一失效模式下的动态靠性 |
| 3.6.3 各失效模式之间的相关系数及失效模式分组 |
| 3.6.4 含行星传动的多级人字齿轮传动系统动态可靠性及其影响因素分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 含行星传动的多级人字齿轮传动系统动态可靠度灵敏度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 动态可靠度灵敏度预测模型 |
| 4.2.1 随机摄动矩法动态可靠度灵敏度预测模型 |
| 4.2.2 Monte Carlo重要抽样动态可靠度灵敏度预测模型 |
| 4.3 多级人字齿轮传动系统可靠度灵敏度分析 |
| 4.3.1 强度影响因素的可靠度灵敏度分析 |
| 4.3.2 应力影响因素的可靠度灵敏度分析 |
| 4.3.3 考虑失效相关性齿轮系统的可靠度灵敏度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 含行星传动的多级人字齿轮箱的可靠性优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 含行星传动的多级人字齿轮箱可靠性优化模型 |
| 5.2.1 设计变量 |
| 5.2.2 优化目标及目标函数 |
| 5.2.3 约束条件 |
| 5.2.4 含行星传动的多级人字齿轮箱可靠性优化数学模型 |
| 5.3 含行星传动的多级人字齿轮箱可靠性优化模型的求解方法与结果分析 |
| 5.3.1 基于遗传算法的可靠性优化模型的求解方法 |
| 5.3.2 多目标权重系数与优化结果 |
| 5.3.3 优化结果对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 含行星传动的多级人字齿轮箱的动态特性测试试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 含行星传动的多级人字齿轮箱动态特性测试试验台 |
| 6.3 含行星传动的多级人字齿轮箱动态特性测试及结果分析 |
| 6.3.1 恒转速阶跃载荷作用下的动态特性测试及结果分析 |
| 6.3.2 恒转速冲击载荷作用下的动态特性测试及结果分析 |
| 6.3.3 恒转速随机载荷作用下的动态特性测试及结果分析 |
| 6.4 不同服役时间含行星传动的多级人字齿轮箱的动态特性测试及概率统计特征分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 论文总结与展望 |
| 7.1 论文的主要工作总结 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 后续研究工作与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（2）基于概率密度演化法的零件与系统动态可靠性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 动态可靠性的基本概念 |
| 2.1 应力-强度干涉模型与可靠度的定义 |
| 2.2 多次随机载荷下的动态可靠度 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于概率密度演化理论的动态可靠性研究 |
| 3.1 概率密度演化理论 |
| 3.1.1 概率守恒原理 |
| 3.1.2 经典概率密度演化方程 |
| 3.1.3 基于概率密度演化法求零件的动态可靠度 |
| 3.1.4 演化方程的数值计算 |
| 3.2 算例 |
| 3.3 系统的动态可靠度模型 |
| 3.3.1 Copula相关性理论 |
| 3.3.2 演化模型下的混合Copula系统动态可靠性 |
| 3.4 算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于AHP的动态可靠性方法与冗余优化算法研究 |
| 4.1 层次分析法 |
| 4.1.1 层次分析法的层次构造 |
| 4.1.2 相对重要度指标 |
| 4.2 算例 |
| 4.3 冗余优化算法 |
| 4.3.1 可靠性冗余分配 |
| 4.3.2 基本粒子群优化算法 |
| 4.3.3 权重改进型粒子群优化算法 |
| 4.3.4 混合型粒子群优化算法 |
| 4.4 算例 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于Copula函数失效相关系统的动态可靠性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 结构可靠性和Copula函数基本理论 |
| 2.1 可靠性基本理论 |
| 2.1.1 应力-强度干涉理论 |
| 2.2 模糊数学理论 |
| 2.2.1 模糊数学的基本介绍 |
| 2.2.2 常用的隶属函数 |
| 2.3 Copula函数理论 |
| 2.3.1 Copula函数的定义和性质 |
| 2.3.2 基于Copula函数相关测度 |
| 2.3.3 常用的Copula函数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于概率和Copula函数失效相关随机系统动态可靠性分析 |
| 3.1 单个零件的动态可靠性模型 |
| 3.1.1 载荷顺序统计量 |
| 3.1.2 载荷多次作用下结构或零部件的动态可靠性模型 |
| 3.1.3 零件的时变可靠性模型 |
| 3.2 基于Copula函数串联系统时变动力可靠性分析 |
| 3.2.1 传统串联系统的可靠性 |
| 3.2.2 相关性失效串联系统动态可靠度的Copula计算模型 |
| 3.2.3 Copula函数参数的估计 |
| 3.2.4 算例 |
| 3.3 基于Copula函数并联系统时变动力可靠性研究 |
| 3.3.1 传统并联系统的可靠性 |
| 3.3.2 相关性失效并联系统动态可靠度的Copula计算模型 |
| 3.3.3 算例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于Copula函数失效相关系统动态模糊可靠性分析 |
| 4.1 单个零件的动态模糊可靠度计算 |
| 4.1.1 水平截集 |
| 4.1.2 常用的截集分布 |
| 4.1.3 双状态假设模糊可靠度计算公式 |
| 4.1.4 模糊强度不退化时零件动态模糊可靠性模型 |
| 4.1.5 模糊强度退化时零件模糊可靠性模型 |
| 4.2 基于Copula函数系统动态模糊可靠性计算 |
| 4.2.1 串联系统动态模糊可靠度计算 |
| 4.2.2 并联系统动态模糊可靠度计算 |
| 4.3 模糊可靠度的蒙特卡洛模拟及kendall秩的求解 |
| 4.3.1 模糊可靠度的蒙特卡洛模拟 |
| 4.3.2 Copula函数参数的表示及kendall秩的求解 |
| 4.3.3 Copula函数求解系统动态模糊可靠度计算过程小结 |
| 4.4 算例 |
| 4.4.1 串联系统动态模糊可靠度算例 |
| 4.4.2 并联系统动态模糊可靠度算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 工程背景及选题目的和意义 |
| 1.2 疲劳损伤寿命模型与可靠性设计研究现状 |
| 1.3 疲劳可靠性设计研究的发展趋势 |
| 1.4 本文研究的内容 |
| 第2章 虚拟区间长度等分的疲劳损伤寿命模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 疲劳损伤模型理论 |
| 2.3 基于虚拟区间长度等分的疲劳寿命计算模型 |
| 2.3.1 虚拟区间长度等分方法 |
| 2.3.2 疲劳损伤计算因子的修正方法 |
| 2.4 Manson-Halford 模型的研究与改进 |
| 2.4.1 Manson-Halford 疲劳损伤修正 |
| 2.4.2 双线性损伤曲线拐点系数权重研究 |
| 2.4.3 双线性损伤计算幂指数研究 |
| 2.5 应用算例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于 P-S-N 的可靠度高精求解方法 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基于 P-S-N 的可靠度计算数学模型 |
| 3.2.1 可靠度求解一般方法 |
| 3.2.2 P-S-N 曲线研究 |
| 3.2.3 基于 P-S-N 可靠度计算数学模型 |
| 3.3 基于 P-S-N 的可靠度高精求解方法 |
| 3.3.1. 高精求解流程框图 |
| 3.3.2. 求解算法实现 |
| 3.4 算例分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于智能算法的可靠性稳健优化设计 |
| 4.1 模糊算法基本理论 |
| 4.2 基于可靠性的多目标模糊优化设计 |
| 4.2.1 可靠性设计方法 |
| 4.2.2 可靠性模糊优化数学模型 |
| 4.2.3 模糊优化理论及求解策略 |
| 4.3 可靠性模糊优化算例 |
| 4.4 粒子群算法基本理论 |
| 4.5 改进的粒子群算法 |
| 4.5.1 动态加速常数的粒子群优化算法 |
| 4.5.2 速度自适应的粒子群优化算法 |
| 4.5.3 实验验证 |
| 4.6 基于改进粒子群算法的可靠性稳健优化 |
| 4.6.1 多目标可靠性稳健优化设计模型 |
| 4.6.2 基于参数策略的粒子群算法求解 |
| 4.7 可靠性稳健优化设计算例 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 工程应用 |
| 5.1 板簧疲劳寿命仿真分析 |
| 5.1.1 钢板弹簧三维数模 |
| 5.1.2 有限元模型建立 |
| 5.1.3 应力仿真分析结果 |
| 5.1.4 疲劳寿命仿真分析 |
| 5.2 钢板弹簧物理样机疲劳寿命试验 |
| 5.3 基于区间长度等分损伤模型的疲劳寿命计算预测 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A：攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录 B：攻读博士学位期间出版的教材、专着 |
| 附录 C：攻读博士学位期间主持的科研项目 |
| 致谢 |
（5）机械可靠性设计软件开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 可靠性工程 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 机械可靠性的重要性 |
| 1.1.3 国外机械可靠性发展动态 |
| 1.1.4 国内机械可靠性发展简况 |
| 1.1.5 机械可靠性的特点 |
| 1.2 本文研究的内容和意义 |
| 第2章 概率法机械设计理论基础 |
| 2.1 安全系数与可靠度 |
| 2.2 概率法机械设计所需要的数据和资料 |
| 2.2.1 几何尺寸 |
| 2.2.2 材料的强度特征 |
| 2.3 机械零件可靠性计算中的强度准则 |
| 2.3.1 应力—强度模型求可靠度的方法 |
| 2.3.2 应力—强度模型求可靠度的一般公式 |
| 2.4 零件的疲劳强度 |
| 2.5 可靠度的应力—寿命模型 |
| 2.5.1 应力—寿命模型可靠度计算 |
| 2.5.2 应力—寿命模型可靠性寿命预测 |
| 2.6 概率有限元法原理 |
| 2.6.1 位移的概率有限元法 |
| 2.6.2 应力的概率有限元法 |
| 第3章 机械零件可靠性计算方法模型的选择 |
| 3.1 静强度机械可靠性概率法分析方法评述 |
| 3.1.1 随机抽样法 |
| 3.1.2 直接积分法 |
| 3.1.3 一次二阶矩法 |
| 3.1.4 JC法 |
| 3.1.5 改进的一次二阶矩法 |
| 3.2 疲劳强度的概率法设计 |
| 3.2.1 零件的疲劳强度 |
| 3.2.2 零件的疲劳强度的应力—寿命模型 |
| 3.2.2.1 零件的疲劳强度的应力—寿命模型可靠度计算 |
| 3.2.2.2 零件的疲劳强度的应力—寿命模型可靠寿命预计 |
| 3.3 概率有限元法 |
| 3.3.1 基于ANSYS的TAYLOR展开概率有限元法 |
| 3.3.2 基于ANSYS的摄动概率有限元法 |
| 3.4 可靠性计算方法比较 |
| 第4章 机械可靠性软件设计 |
| 4.1 静强度的可靠性设计 |
| 4.1.1 静强度的可靠性设计 |
| 4.1.2 静强度的可靠度计算 |
| 4.2 疲劳强度的可靠性设计 |
| 4.2.1 无限寿命疲劳强度的可靠性设计 |
| 4.2.2 有限寿命疲劳强度的可靠性寿命预测 |
| 4.2.3 有限寿命疲劳强度的可靠度计算 |
| 4.3 可靠度的应力—寿命模型 |
| 4.3.1 应力—寿命模型的疲劳强度可靠性预测 |
| 4.3.2 应力—寿命模型的疲劳强度可靠度计算 |
| 4.4 基于ANSYS的TAYLOR展开概率有限元法 |
| 4.5 应用实例 |
| 4.5.1 主界面 |
| 4.5.2 静强度可靠性设计实例 |
| 4.5.3 静强度可靠度计算实例 |
| 4.5.4 无限寿命疲劳强度可靠度计算实例 |
| 4.5.5 有限寿命疲劳强度的可靠性寿命预测 |
| 4.5.6 有限寿命疲劳强度的可靠度计算 |
| 4.5.7 可靠度的应力—寿命模型可靠性预测 |
| 4.5.8 应力—寿命模型的疲劳强度可靠度计算 |
| 4.5.9 基于ANSYS的TAYLOR展开概率有限元法 |
| 第5章 结论及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）基于随机有限元法的机械零部件静动态可靠性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 可靠性工程的发展及研究现状 |
| 1.2.2 随机有限元法发展及研究现状 |
| 1.2.3 可靠性分析软件发展及研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 1.3.1 本文基本研究框架 |
| 1.3.2 本文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 机械零件结构可靠性分析基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 可靠性基本理论 |
| 2.2.1 静态可靠性模型 |
| 2.2.2 动态可靠性模型 |
| 2.3 可靠性分析数据基本统计处理方法 |
| 2.3.1 载荷的统计分析 |
| 2.3.2 结构几何参数的统计分析 |
| 2.3.3 材料相关参数的统计分析 |
| 2.4 可靠度常用计算方法 |
| 2.4.1 一次二阶矩法 |
| 2.4.2 Monte Carlo模拟法 |
| 2.4.3 响应面法 |
| 2.4.4 随机有限元法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Monte Carlo随机有限元法的零部件静可靠性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Monte Carlo随机有限元法的结构可靠性分析思想 |
| 3.2.1 有限元法 |
| 3.2.2 随机有限元法 |
| 3.2.3 拉丁超立方抽样 |
| 3.3 基于ANSYS随机有限元法可靠性分析概述 |
| 3.3.1 ANSYS PDS模块进行可靠性分析流程 |
| 3.3.2 ANSYS PDS模块可靠性分析关键命令 |
| 3.4 工业机器人小臂Monte Carlo随机有限元静可靠性分析实例 |
| 3.4.1 六关节工业机器人概述 |
| 3.4.2 JR608小臂确定性有限元分析 |
| 3.4.3 JR608小臂Monte Carlo随机有限元静可靠性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 响应面随机有限元法的零部件静可靠性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 响应面随机有限元法模拟思想 |
| 4.2.1 响应面法 |
| 4.2.2 响应面法的试验设计 |
| 4.2.3 基于ANSYS平台的响应面随机有限元法模拟 |
| 4.2.4 响应面随机有限元法特点 |
| 4.3 工业机器人小臂响应面随机有限元静可靠性分析实例 |
| 4.3.1 建立JR608小臂响应面随机有限元可靠性分析文件 |
| 4.3.2 拟合JR608小臂结构响应面 |
| 4.3.3 基于响应面法的JR608小臂静可靠性大量模拟 |
| 4.3.4 响应面随机有限元法与Monte Carlo随机有限元法比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 混合随机有限元法的零部件静可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混合随机有限元法模拟思想 |
| 5.2.1 零部件结构可靠性参数灵敏度分析 |
| 5.2.2 零部件结构可靠性的混合随机有限元模拟 |
| 5.2.3 ANSYS平台可靠性分析的混合随机有限元法 |
| 5.3 发动机连杆混合随机有限元静可靠性分析实例 |
| 5.3.1 NC450发动机连杆确定性有限元分析 |
| 5.3.2 NC450发动机连杆混合随机有限元法静可靠性分析 |
| 5.3.3 三种随机有限元法连杆静可靠性分析对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 随机有限元法在零部件动态可靠性分析中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 零部件动态可靠性模型 |
| 6.2.1 零部件动态可靠性的等效载荷及概率分布 |
| 6.2.2 零部件动态可靠性模型 |
| 6.3 随机有限元法建立零部件动态可靠性模型 |
| 6.3.1 随机有限元法建立零部件应力概率模型思想 |
| 6.3.2 基于Monte Carlo模拟法对零部件动态可靠性模拟分析 |
| 6.3.3 随机有限元法对机械零部件动态可靠性分析的技术路线 |
| 6.4 随机有限元法的支撑板结构动态可靠性分析实例 |
| 6.4.1 支撑板静态随机有限元可靠性分析 |
| 6.4.2 最大应力样本数据拟合 |
| 6.4.3 支撑板动态可靠度计算 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录I 工业机器人小臂APDL有限元分析命令 |
| 附录II发动机连杆APDL有限元分析命令 |
| 附件III动态可靠性相关命令 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）定子永磁电机系统可靠性问题的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1.课题背景及研究目的和意义 |
| §1.2.定子永磁电机研究现状 |
| §1.2.1.定子永磁电机简介 |
| §1.2.2.定子永磁电机结构与工作原理 |
| §1.2.3.磁通切换型电机的发展 |
| §1.3.电机系统可靠性的研究现状与分析 |
| §1.3.1.可靠性问题的提出 |
| §1.3.2.可靠性的基本概念 |
| §1.3.3.可靠性的常用度量参数 |
| §1.3.4.可靠性的基本模型 |
| §1.3.5.电机系统可靠性研究的现状 |
| §1.4.本课题研究内容和论文结构 |
| §1.4.1.本课题研究内容 |
| §1.4.2.论文结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 定子永磁型电机故障模式及其影响分析 |
| §2.1.引言 |
| §2.2.故障模式分析方法 |
| §2.3.转子永磁电机系统故障 |
| §2.3.1.转子永磁电机系统结构和工作原理 |
| §2.3.2.电机零件功能分析 |
| §2.3.3.电机系统中易故障零件 |
| §2.4.FSPM电机系统故障模式分析 |
| §2.4.1.FSPM电机与转子永磁电机的异同 |
| §2.4.2.电机易故障零件故障原因分析 |
| §2.4.3.FSPM电机的故障模式及影响分析 |
| §2.5.FSPM电机的温升分析 |
| §2.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 FSPM电机系统可靠性模型 |
| §3.1.引言 |
| §3.2.可靠性评估方法 |
| §3.2.1.多状态系统 |
| §3.2.2.马尔科夫模型 |
| §3.3.三相FSPM电机系统可靠性评估模型 |
| §3.4.可靠性评判标准 |
| §3.5.马尔科夫可靠性评估计算 |
| §3.5.1.快速马尔科夫计算方法 |
| §3.5.2.系统同时发生的故障数对可靠性的影响 |
| §3.5.3.快速马尔科夫计算举例 |
| §3.5.4.可靠性评估和计算 |
| §3.5.5.零部件重要度 |
| §3.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 提高电机系统可靠性的主要方法与措施 |
| §4.1.引言 |
| §4.2.电机相数与可靠性的关系 |
| §4.2.1.多相电机的容错机制 |
| §4.2.2.不同相数电机可靠性对比方法 |
| §4.2.3.多相绕组的马尔科夫链 |
| §4.2.4.多相绕组的MTTF公式 |
| §4.2.5.六相绕组MTTF计算过程 |
| §4.3.绕组结构对可靠性的影响 |
| §4.3.1.不同绕组结构对可靠性的影响 |
| §4.3.2.不同相数对可靠性的影响 |
| §4.3.3.多三相绕组结构 |
| §4.3.4.FTM成功率对可靠性的影响 |
| §4.4.多相电机的可靠性评估 |
| §4.5.容错齿和混合励磁对可靠性的影响 |
| §4.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 FSPM电机轴电压分析 |
| §5.1.引言 |
| §5.2.轴电压及其对轴承的影响 |
| §5.3.固有轴电压的机理和仿真模型 |
| §5.3.1.固有轴电压的机理 |
| §5.3.2.固有轴电压有限元仿真模型 |
| §5.4.影响固有轴电压的因素 |
| §5.4.1.电机转速与固有轴电压关系 |
| §5.4.2.永磁材料与固有轴电压的关系 |
| §5.4.3.转轴材料与固有轴电压的关系 |
| §5.4.4.转轴半径与固有轴电压的关系 |
| §5.4.5.转子偏心与固有轴电压的关系 |
| §5.4.6.电枢电流永磁体共同作用下的固有轴电压 |
| §5.5.控制轴电压对电机可靠性影响 |
| §5.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 仿真与实验验证 |
| §6.1.可靠性评估中的仿真与实验 |
| §6.1.1.仿真模型 |
| §6.1.2.仿真结果 |
| §6.1.3.实验验证 |
| §6.2.固有轴电压实验验证 |
| §6.3.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1.全文总结 |
| §7.2.课题展望 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（8）谐波减速器柔轮疲劳特性分析及啮合刚度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.2 谐波齿轮减速器的发展概况 |
| 1.2.1 国内发展概况 |
| 1.2.2 国外发展概况 |
| 1.3 谐波齿轮减速器的结构、原理及特点 |
| 1.3.1 谐波齿轮减速器的结构 |
| 1.3.2 谐波齿轮减速器的原理 |
| 1.3.3 谐波齿轮减速器的特点 |
| 1.4 谐波齿轮减速器的应用 |
| 1.4.1 航空航天装备领域 |
| 1.4.2 雷达系统及通信设备领域 |
| 1.4.3 原子反应堆和高能加速器领域 |
| 1.4.4 工业机器人领域 |
| 1.4.5 光学系统领域 |
| 1.5 谐波齿轮减速器的研究热点 |
| 1.5.1 啮合原理和新齿形的研究 |
| 1.5.2 柔轮变形、应力状态及疲劳可靠性的研究 |
| 1.5.3 啮合参数和结构参数优化研究 |
| 1.5.4 传动精度的研究 |
| 1.5.5 力学动态性能和运动学的研究 |
| 1.5.6 加工制造工艺和柔轮新材料的研究 |
| 1.5.7 不同环境下润滑的研究 |
| 1.6 本文的内容安排 |
| 1.6.1 课题研究技术路线 |
| 1.6.2 本文研究内容安排 |
| 第二章 谐波齿轮减速器柔轮应力分析 |
| 2.1 谐波齿轮减速器齿形设计 |
| 2.1.1 谐波齿轮包络啮合理论 |
| 2.1.2 柔轮齿廓方程的建立 |
| 2.1.3 刚轮齿廓方程的求解 |
| 2.1.4 柔轮、刚轮齿形参数的确定 |
| 2.2 柔轮径向变形量对啮合质量的影响 |
| 2.3 柔轮应力基本理论 |
| 2.4 柔轮的几何模型 |
| 2.5 不同模型下的柔轮应力分析 |
| 2.5.1 前处理 |
| 2.5.2 后处理 |
| 2.5.3 数据分析 |
| 2.6 结论 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 谐波齿轮减速器柔轮疲劳寿命分析 |
| 3.1 柔轮疲劳强度计算模型 |
| 3.1.1 柔轮应力计算模型 |
| 3.1.2 柔轮疲劳寿命计算模型 |
| 3.2 正交设计及有限元分析 |
| 3.2.1 柔轮结构参数范围的选择及正交表格设计 |
| 3.2.2 有限元模型 |
| 3.2.3 有限元分析 |
| 3.2.3.1 等效模型正确性验证 |
| 3.2.3.2 各组模型的有限元分析 |
| 3.3 数据分析 |
| 3.3.1 应力及寿命分析 |
| 3.3.1.1 长度对应力和寿命的影响 |
| 3.3.1.2 齿圈厚度对应力和寿命的影响 |
| 3.3.1.3 柔轮壁厚对应力和寿命的影响 |
| 3.3.1.4 齿宽对应力和寿命的影响 |
| 3.3.1.5 齿根过渡圆角对应力和寿命的影响 |
| 3.3.2 极差和相关性分析 |
| 3.3.3 结构参数的选择 |
| 3.4 结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 谐波齿轮减速器柔轮疲劳可靠性分析 |
| 4.1 可靠度计算理论及方法 |
| 4.1.1 应力-强度干涉理论 |
| 4.1.2 可靠度计算方法 |
| 4.1.2.1 数值积分法 |
| 4.1.2.2 Monte Carlo模拟法 |
| 4.2 柔轮应力分析计算 |
| 4.2.1 柔轮应力有限元分析 |
| 4.2.2 柔轮弯曲应力理论计算 |
| 4.2.3 应力计算结果对比 |
| 4.3 可靠性分析 |
| 4.3.1 可靠性分析模型 |
| 4.3.2 应力强度分布模型 |
| 4.3.3 可靠度的计算 |
| 4.4 结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 谐波齿轮减速器啮合刚度研究 |
| 5.1 刚度基础理论 |
| 5.1.1 啮合刚度理论 |
| 5.1.2 系统刚度理论 |
| 5.2 啮合刚度的分析模型 |
| 5.3 啮合刚度的有限元计算分析 |
| 5.3.1 分析前处理 |
| 5.3.2 啮合刚度相关数据的提取 |
| 5.3.3 啮合刚度计算及分析 |
| 5.3.3.1 啮合区各轮齿啮合刚度 |
| 5.3.3.2 综合啮合刚度 |
| 5.3.3.3 计算结果分析 |
| 5.4 啮合刚度与系统刚度关系分析 |
| 5.4.1 啮合刚度对柔轮扭转刚度的影响 |
| 5.4.2 各构件对系统刚度的影响 |
| 5.5 结论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 谐波齿轮减速器试验检测 |
| 6.1 谐波减速器参数设计要求 |
| 6.2 谐波减速器样机 |
| 6.3 测试试验台介绍 |
| 6.4 试验条件 |
| 6.4.1 试验润滑条件 |
| 6.4.2 其他试验条件 |
| 6.5 测试项目及结果 |
| 6.5.1 空载试验 |
| 6.5.2 空载摩擦转矩 |
| 6.5.3 启动转矩 |
| 6.5.4 传动误差 |
| 6.5.5 扭转刚度 |
| 6.5.6 空程和背隙 |
| 6.5.7 传动效率 |
| 6.5.8 超载试验 |
| 6.6 测试结果与结论 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究内容及结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 作者简介 |
（9）基于三参数威布尔分布的齿轮可靠性设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 可靠性工程概述 |
| 1.1.1 可靠性的定义及任务 |
| 1.1.2 研究机械可靠性的重要意义 |
| 1.1.3 国内外机械可靠性发展动态 |
| 1.1.4 机械可靠性设计的特点 |
| 1.2 威布尔分布的研究现状 |
| 1.2.1 威布尔的定义 |
| 1.2.2 威布尔分布的特点 |
| 1.2.3 威布尔分布在工程领域中的应用 |
| 1.2.4 威布尔分布在可靠性工程中的应用 |
| 1.3 齿轮强度计算方法概述 |
| 1.3.1 齿轮强度计算的复杂性 |
| 1.3.2 齿轮强度计算方法 |
| 1.4 响应面方法及其工程应用 |
| 1.5 相关失效模式下可靠度计算方法 |
| 1.5.1 O.Ditlevsen窄界限理论 |
| 1.5.2 喻天翔分段计算理论 |
| 1.5.3 相关系数法 |
| 1.5.4 孙玉秋分级计算法 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 第2章 威布尔分布参数的估计方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 频率直方图和近似分布图 |
| 2.3 威布尔分布的图分析法 |
| 2.3.1 图分析法的原理 |
| 2.3.2 图分析法的步骤 |
| 2.4 简化估计法 |
| 2.5 通用矩估计法 |
| 2.6 改进的矩估计法 |
| 2.7 极大似然估计法 |
| 2.8 失效率估计法 |
| 2.9 定时截尾的Bayes估计 |
| 2.10 定数截尾的极大似然估计法 |
| 2.11 等效威布尔法 |
| 2.12 威布尔分布检验 |
| 2.13 可视化的威布尔分布参数估计程序 |
| 2.14 本章小结 |
| 第3章 威布尔分布下可靠性设计方法及程序 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 可靠度计算的极限状态函数法 |
| 3.2.1 一次二阶矩法 |
| 3.2.2 改进的一次二阶矩法 |
| 3.2.3 JC法 |
| 3.2.4 Monte Carlo法 |
| 3.3 齿轮可靠性设计 |
| 3.3.1 齿面接触强度的可靠度计算 |
| 3.3.2 齿根弯曲强度的可靠度计算 |
| 3.3.3 可靠寿命估算 |
| 3.4 齿轮可靠性计算程序 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 齿轮的有限元分析方法及实例 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 有限元计算过程简述 |
| 4.3 接触分析的有限元计算方法 |
| 4.4 渐开线齿廓的数学建模及绘制 |
| 4.4.1 渐开线方程 |
| 4.4.2 渐开线齿廓方程 |
| 4.5 齿根过渡曲线的建模及绘制 |
| 4.5.1 刀具数学模型 |
| 4.5.2 齿根过渡曲线方程 |
| 4.6 渐开线圆柱直齿轮的有限元分析 |
| 4.7 理论计算与有限元计算结果对比 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 基于响应面的威布尔分布 齿轮可靠性设计方法 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 响应面方法介绍 |
| 5.3 基于响应面函数的可靠性灵敏度计算方法 |
| 5.4 基于有限元方法的齿轮可靠性设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 相关失效模式下威布尔分布 可靠度计算方法 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 相关失效模式可靠度计算串联模型 |
| 6.3 相关失效模式可靠度计算二重积分模型 |
| 6.4 相关失效模式可靠度计算Monte Carlo方法 |
| 6.5 算例 |
| 6.6 结论 |
| 第7章 相关失效模式下威布尔分布可靠性灵敏度计算方法 |
| 7.1 基于串联系统模型的可靠性灵敏度计算方法 |
| 7.1.1 单失效模式的可靠性灵敏度计算方法 |
| 7.1.2 多失效模式串联模型的可靠性灵敏度计算方法 |
| 7.2 多种相关失效模式下可靠度计算的Monte Carlo方法 |
| 7.2.1 计算模型 |
| 7.2.2 求解方法 |
| 7.3 算例 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士期间发表与录用的学术论文 |
| 致谢 |
（10）基于可靠性的安全系数设计方法研究与软件开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的与意义 |
| 1.1.1 选题依据和课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的 |
| 1.1.3 课题理论意义和实际应用价值 |
| 1.2 国内外研究发展概况 |
| 1.3 本文研究思路与内容 |
| 第2章 机械系统可靠性设计基础理论与方法 |
| 2.1 零件可靠度计算方法 |
| 2.1.1 应力-强度分布干涉理论 |
| 2.1.2 随机载荷多次作用下的静强度可靠性模型 |
| 2.2 系统可靠性计算方法 |
| 2.2.1 失效相互独立系统可靠性经典模型 |
| 2.2.2 失效相关的系统可靠性分析与建模方法 |
| 2.3 系统可靠性的分配方法 |
| 2.3.1 可靠性分配的目的与作用 |
| 2.3.2 可靠性分配原则 |
| 2.3.3 可靠性分配原理 |
| 2.3.4 可靠性常用分配方法 |
| 2.4 经典意义下的安全系数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于系统可靠性安全系数模型的建立 |
| 3.1 可靠性安全系数模型建立所需参数 |
| 3.1.1 用代数法综合应力分布和强度分布 |
| 3.1.2 用矩法综合应力分布和强度分布 |
| 3.1.3 用蒙特卡罗模拟法综合应力分布和强度分布 |
| 3.2 静强度可靠性的安全系数模型 |
| 3.2.1 应力与强度均服从正态分布时的安全系数模型 |
| 3.2.2 应力与强度均服从对数正态分布时的安全系数模型 |
| 3.3 载荷多次作用下的静强度可靠性安全系数模型 |
| 3.3.1 载荷多次作用下的可靠性等效载荷分布 |
| 3.3.2 随机载荷作用次数对可靠性安全系数的影响 |
| 3.4 多危险点的机械零件的可靠性安全系数模型 |
| 3.4.1 多危险点间失效相互独立的可靠性安全系数设计方法 |
| 3.4.2 多危险点间失效相关的可靠性安全系数设计方法 |
| 3.5 齿轮系统的可靠性安全系数设计方法 |
| 3.5.1 多齿轮系统的可靠性分配 |
| 3.5.2 多危险点的齿轮子系统可靠性分配 |
| 3.5.3 齿轮轮齿上不同失效形式的可靠性分配 |
| 3.5.4 应力与强度服从不同分布时的危险点处的安全系数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 齿轮系统安全系数设计软件开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 软件开发平台MATLAB GUI简介 |
| 4.3 软件工程总体设计 |
| 4.3.1 程序的流程及功能实现 |
| 4.3.2 程序界面设计及软件操作演示 |
| 4.3.3 程序算法设计 |
| 4.3.4 异常提示与处理 |
| 4.4 算例分析与方法验证 |
| 4.4.1 算例概述 |
| 4.4.2 算例分析 |
| 4.4.3 可靠性安全系数设计结果对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、机械零件强度可靠性计算方法（论文参考文献）
- [1]含行星传动的多级人字齿轮箱动力学特性及动态可靠性研究[D]. 廖映华. 重庆大学, 2019(01)
- [2]基于概率密度演化法的零件与系统动态可靠性研究[D]. 孙逸. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [3]基于Copula函数失效相关系统的动态可靠性分析[D]. 李正文. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [4]机械疲劳寿命预测与可靠性设计关键技术研究[D]. 叶南海. 湖南大学, 2012(03)
- [5]机械可靠性设计软件开发[D]. 刘达志. 东北大学, 2008(03)
- [6]基于随机有限元法的机械零部件静动态可靠性分析[D]. 庹奎. 重庆交通大学, 2015(04)
- [7]定子永磁电机系统可靠性问题的研究[D]. 李伟. 东南大学, 2019(05)
- [8]谐波减速器柔轮疲劳特性分析及啮合刚度研究[D]. 韦乐余. 机械科学研究总院, 2019(02)
- [9]基于三参数威布尔分布的齿轮可靠性设计研究[D]. 孙淑霞. 东北大学, 2012(07)
- [10]基于可靠性的安全系数设计方法研究与软件开发[D]. 郭铠源. 东北大学, 2013(03)