硬质合金刀具的动态可靠性灵敏度研究

刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度和被加工件的精度。以应力-强度干涉（SSI）模型为基础，建立硬质合金刀具的动态可靠性数学模型，给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律。在此基础上与灵敏度分析方法相结合，推导出硬质合金刀具物理参数和材料参数的动态可靠性灵敏度计算公式，并给出了各参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线。研究结果表明，随着切削加工时间和冲击载荷作用次数的增加，刀具各参数的敏感程度也逐步增大，对敏感参数可以通过直接或间接的手段加以控制，以降低对刀具可靠度的影响，进而提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。该方法为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论参考依据。     

基于有限元和智能算法的结构稳健可靠性优化

在结构参数化有限元分析的基础上,获取结构随机设计变量与功能函数的关系,构建随机设计变量到功能函数的神经网络模型。由神经网络表达式得到功能函数和梯度显式表达式,进而计算可靠度以及可靠度对随机变量的灵敏度。以计算可靠度为非线性约束方程,以计算可靠度灵敏度为目标函数,采用遗传算法建立优化模型,得到灵敏度最小化的随机设计变量。导弹发射装置锁制钩优化设计实例表明,该方法在提高锁制钩概率可靠度的同时,能够降低可靠度灵敏度,为实施发射装置结构可靠性优化和稳健设计提供通用、有效的方法。     

水下航行器全动舵可靠性优化设计

利用基于中心复合采样的二阶响应面法得到AUV稳定度极限状态函数。综合考虑由于人为和客观造成的不确定性误差对极限状态方程的可靠度的影响,进行多次随机虚拟实验,计算AUV稳定度的可靠度,并根据求得的可靠度定量给出各设计变量关于极限状态函数的可靠度灵敏度。经判断,选择灵敏度较小的参数作为确定性变量,并对AUV全动舵进行可靠性优化设计,结果表明,减少不确定性量后,优化迭代次数大幅减少。     

基于灵敏度的换刀时间和工艺动态可靠性研究

将刀具的切削参数作为随机变量,结合矩估计、最大似然估计和动态可靠性分析技术,建立了机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导了各工序刀具的失效率计算公式;以刀具失效率为判据,建立了确定临界刀具及换刀时间的方法;在此基础之上,以最大限度利用刀具为研究目标,在确定被更换刀具的同时应用可靠性灵敏度分析方法确定刀具最敏感切削参数,通过改变最敏感的切削量参数提升刀具及整体工艺系统的可靠度,使刀具能够继续工作,延迟换刀时间;研究结果表明:当整体工艺流程系统可靠度低于某一阚值时,应用该模型能够迅速准确找出失效率最大的工序所使用的刀具并对其敏感参数进行控制,从而确保刀具还能满足工艺可靠性要求,最大限度的利用刀具,减少换刀次数,降低成本,保障整体工艺系统的高可靠性.     

火炮自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性与灵敏度

为高效准确地分析某自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性,并分析其尺寸参数的可靠性灵敏度,构建摆动机构运动学模型。考虑摆动机构尺寸误差以及铰接间隙的影响,利用稀疏网格数值积分方法获得运动学响应变量的前4阶统计矩,通过鞍点估计方法得到运动学响应变量的概率密度函数,获得某自动装填系统摆动机构运动精度可靠度,并以此为条件通过计算得到尺寸参数的可靠性灵敏度分析结果。研究结果表明：新方法的计算结果能够较好地吻合蒙特卡洛方法获得的结果,且所需样本点较少,验证了方法的有效性,同时计算所得的摆动机构运动精度的失效概率较小,运动精度可靠性较高;主动臂长度对运动可靠性影响较大,其余参数影响较小,为摆动机构基于可靠性的设计提供了参考。     

非正态随机参数的汽车常用弹簧的可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合，应用四阶矩技术，提出了基于四阶矩方法的可靠性灵敏度设计的计算方法，讨论了具有非正态随机参数的常用弹簧可靠性灵敏度设计问题，给出了可靠性灵敏度的变化规律，研究了设计参数的改变对汽车常用弹簧可靠性的影响，为汽车常用弹簧的可靠性设计提供了理论依据。     

大功率发动机活塞蠕变-疲劳可靠性分析方法研究

针对大功率发动机活塞在周期性爆发压力、活塞销反力、高温及循环热载荷复杂工况下经常出现的蠕变-疲劳故障现象,通过试验和数值模拟方法研究材料、高温等因素对蠕变-疲劳故障的影响规律,提出基于故障物理的机械可靠性设计分析技术,以故障机理为单元,分别建立蠕变、疲劳及其交互作用的损伤模型,利用损伤等效方法建立基于线性损伤累积的活塞蠕变-疲劳可靠性模型,对活塞可靠度、灵敏度和可靠寿命进行了分析计算,并对计算方法进行了对比验证,计算结果与传统蒙特卡洛法计算结果接近,但计算量明显减少.     

基于Copula函数的数控车床可靠性综合分配方法

针对串联系统可靠性分配问题,以基于潜在失效模式与后果分析(FMEA)评价指标非线性修正函数的综合分配方法为基础,提出一种考虑故障相关性的综合分配方法。考虑可靠性分配问题中的多因素影响,建立一种考虑因素重要程度的可靠性分配矩阵。针对FMEA评价指标的局限性,分别建立了严重度和失效频率的非线性转换关系,即FMEA修正函数。基于Gumbel Copula函数及Kendall相关系数,建立失效相关系数矩阵,并计算各子系统的相关失效严重度。推导基于Copula函数的串联系统可靠性计算公式,并以此为依据对各子系统的可靠性进行分配。以数控车床主轴系统为例,利用该方法对其进行子系统可靠性分配,阐述了该方法的特点及适用性。对是否考虑故障相关性的分配结果进行比较,认为考虑故障相关性能够为各子系统分配更低的可靠度,从而减小加工及维护成本。     

模糊可靠性在某型装甲车辆可靠性分析中的应用

应用模糊可靠性的基本理论，讨论了串、并联系统中系统的模糊可靠度、故障率和模糊平均寿命之间的关系，分析了串、并联系统模糊可靠性的计算模型，并针对某型装甲车辆底盘各子系统进行了实例计算，证明了模型的实用性与科学性．     

基于故障物理的复杂机械系统可靠性设计分析技术

武器装备机械系统结构复杂、故障模式多、相关性强,工作过程承受振动、冲击、高温等复杂工作环境应力作用。从复杂机械系统及其关键件的故障机理研究出发,分析工作条件、环境应力及时间对系统退化或故障的影响,利用仿真和试验相结合建立零部件、系统可靠性模型,提出一套基于故障物理的复杂机械系统可靠性设计分析流程和方法,包括故障物理模型建立、零部件或结构的可靠性设计分析、机械系统或机构可靠性设计分析等。结果表明：该项技术应用于武器装备关键系统,可以有效预测和评估系统的可靠度和寿命,并提高装备的可靠性水平。     

简析航空高转速滑油泵关键技术

为适应航空用滑油泵高转速、高集成度、高效率、长寿命和小型化的发展趋势,对航空高转速滑油泵的关键技术进行分析。重点论述主要影响滑油泵高转速、高效率、高集成度、长寿命及高可靠性的轴承、内外转子、偏心壳体、动密封等设计,以及过滤器、安全/调压/旁通活门和电指示器等高度集成技术,并通过仿真、试验和应用找出解决途径。结果表明：该研究可提高滑油泵的转速、效率、可靠性和使用寿命,减小其体积,满足发展要求。     

简析航空高速滑油泵关键技术

为适应航空用滑油泵高转速、高集成度、高效率、长寿命和小型化发展趋势,对航空高转速滑油泵的关键技术进行分析。重点论述主要影响滑油泵高转速、高效率、高集成度、长寿命及高可靠性的轴承、内外转子、偏心壳体、动密封等设计,以及过滤器、安全/调压/旁通活门和电指示器等高度集成技术,并通过仿真、试验和应用找出解决途径。结果表明,该研究可提高滑油泵的转速、效率、可靠性和使用寿命,减小其体积,满足发展要求。     

高性能永磁同步发电机无位置传感器控制策略

为提高全电化军用特种车辆的可靠性,进一步提升车载发电系统的功率密度,提出一种全速度范围内的永磁同步发电机无位置传感器控制策略。发电系统采用电压、电流双闭环的矢量控制算法,根据转速划分工作区,在低速区内,通过基于正交锁相环的角度跟踪器获取转子位置信息,在中高速工作区内,基于线性状态观测器实现转子位置估算,并结合基于递推最小二乘法的参数辨识算法,向观测器实时更新不同工况下的电机参数,以保证无位置算法的鲁棒性。仿真和实验结果表明：该控制策略在全速度范围内皆能实现精准的转子位置观测,电机状态在工作区切换处过渡平滑,负载投切时系统响应快速稳定,保证了特种车辆发电系统运行的可靠性。     

基于非线性输出频率响应函数的多裂纹转子故障诊断方法研究

相对单条转子裂纹的故障诊断,多条裂纹的故障诊断更复杂,也更困难。以两条裂纹为例,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到具有两条裂纹转子系统的故障诊断中,提出了一种基于NOFRF的多裂纹转子故障诊断新方法,并且对比分析了两条裂纹不同夹角、不同裂纹深度下NOFRF值的变化情况。实验结果表明,NOFRF值对裂纹故障具有很高的敏感性,根据NOFRF值的变化情况,不仅能反映转子系统裂纹是否存在,还能反映两条裂纹之间的夹角、裂纹深度的变化情况。因此,利用NOFRF值,可以有效地监测转子系统中多条裂纹故障。     

引信球转子转正运动终止条件分析

为得出描述引信球转子转正运动终止状态的动态平衡角，从而解决球转子工程设计的可靠性问题，建立了质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合时球转子转正运动终止时刻的受力平衡方程组，讨论了引信球转子转正运动微分方程组求解的终止条件。以某引信球转子设计为例进行了数值仿真。仿真结果表明：引信球转子动态平衡角接近于零但不等于零，并且散布较大。实验结果表明：进行球转子设计时，在提高延期解除保险性能前提下应兼顾动态平衡角，以提高发火与传爆可靠性，特别是在球转子直径较大、采用针刺发火原理或旋转偏心较大的场合。     

磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究

为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心重合时,可消除平动悬浮对径向偏转控制的干扰,简化控制器设计。在考虑转子最大等效应力、1阶共振频率、极地与赤道转动惯量比和极转动惯量的基础上,增加转子最大变形量和质心与球心偏差两个约束变量,并筛选高灵敏度参数作为优化设计变量,以转子质量最小为优化目标,对其进行多学科优化设计。优化结果表明:在满足设计要求的前提下,转子质量由5.600 kg减小为5.389 kg,减小了3.8%;此优化设计方法提高了飞轮转子设计效率,利于系统实现高控制力矩精度。     

基于单片机的旋转变压器解码电路设计

高性能电机调速系统依赖于准确的转子位置检测,常用的位置检测传感器有光电编码器和旋转变压器等。旋转变压器具有抗震性好、工作可靠、寿命长等优点,非常适合需要快速响应和抗冲要求高的调速系统。在给出旋转变压器工作原理基础上,以单片机XMC4500为主控芯片设计了2种解码电路。实验结果表明:该设计方案能够对电机转子位置进行准确快速检测,完全满足伺服系统高精度和高可靠性的要求。     

无位置传感器电机控制在火炮装填应用的关键技术研究

现代大口径火炮电动装填系统涉及多个电机协同控制,无位置传感器控制技术的应用可以显著提高驱动系统可靠性。而表贴式永磁同步电机在零/低速下的转子位置辨识恰是该技术的难点。针对该问题,提出采用基于机械运动模型的Kalman滤波器辅助转子位置估计方法;辅以观测器抗扰技术以消除模型参数不确定等扰动对转子位置辨识的影响,实现零/低速重载下可靠的起动/急停控制。新算法突破了常规的基于电气模型转子位置估计方法的局限性,进而大幅度提高了无位置传感器技术在零/低速下的负载能力,实现了可以媲美有位置传感器伺服的驱动控制功能。以该榴弹炮模块药装填和输弹过程作为算例,通过仿真验证了该技术。该无位置传感器电机控制技术已应用于155 mm榴弹炮装填系统。     

直升机旋翼健康监测系统地面试验台方案设计与开发

研究了直升机旋翼健康监测系统地面试验台的硬件方案设计和旋翼健康监测软件的开发，阐述了旋翼数据采集系统、机体数据采集系统和上位计算机3个子系统的组成方案。由于采用了数字传感器、远程多路复合器和无线集流环采集旋翼状态数据，解决了原采集系统中存在的集流环磨损问题和传感器数量问题。提出了一种基于短时模型残差的故障检测方法和基于混合模型的故障诊断方案。地面旋翼实验台的实现对于旋翼故障的研究和各种诊断方法的评估有重要的现实意义。     

含有裂纹缺陷加筋板结构系统的可靠性分析

分析了裂纹缺陷对加筋板极限强度的影响,给出了加筋板单元的可靠性计算和敏度分析的表达式.对含有裂纹的加筋板单元组成的结构系统进行了可靠性分析,给出结构系统总体可靠性指标的计算方法及系统可靠性指标的敏度表达式;推出了含裂纹板元失效后对残余结构影响的反向节点力计算公式,保证了计算精度和可靠性分析的合理性;最后通过船舶结构的一...