Bootstrap法的拖拉机故障规律性研究

进行拖拉机故障跟踪试验,得到拖拉机运行现场故障数据。基于随机过程理论,用非齐次泊松过程构建故障强度函数的数学模型。应用Bootstrap自助抽样方法,构建故障强度模型的参数估计与非参数估计方法。结合故障跟踪试验数据,得到拖拉机使用初期的故障强度曲线,揭示了使用初期拖拉机的故障规律性。对比参数估计与非参数估计两种方法,计算累积故障强度与实际累积故障次数之间的均方误差,得出非参数估计的故障强度曲线更接近试验的实际过程。研究方法与结果为进一步提高拖拉机可靠性及精益性设计提供了理论指导。     

基于威布尔分布的谷物干燥机可靠性分析

为了提高谷物干燥机的使用寿命,减少其故障的维修次数,运用可靠性分析理论对其使用寿命进行了分析研究。首先,对某型号谷物干燥机的维修数据进行了分析整理,根据维修记录得到的故障间隔时间拟合出了威布尔概率(WPP)图,基于图形法初步确定了其服从二参数威布尔分布;然后,利用点估计的优良性判别准则,采用粒子群算法求解似然函数得出了估计值,将其作为威布尔分布模型的参数;最后,采用K-S检验法对威布尔分布模型进行了检验,并在此基础上求得了谷物干燥机故障间隔时间的概率密度函数、概率分布函数和可靠度函数。研究结果表明：谷物干燥机的故障间隔时间服从二参数威布尔分布,并计算得到干燥机的平均故障间隔时间为249.8 h,且在可靠度为0.9时,预防性维修周期为137.6 h;该方法具有较高的精确度和易用性,对企业制定合理的维修决策具有一定的参考价值。     

数控车床故障分布模型的研究

在对14台数控车床进行长达两年的现场故障信息跟踪收集的基础上，建立了可靠性信息数据库；重点研究了数控车床故障间隔时间的分布模型，并给出了可靠性特征量函数。     

高速加工中心可靠性统计技术应用

对高速加工中心的故障信息进行分析,由故障数据拟合出故障间隔时间的概率密度函数和经验分布函数,假设服从威布尔分布,然后运用最小二乘法和一元线性回归方法计算分布模型的参数.建立可靠性统计计算模型,进行线性相关性检验,得出高速加工中心的故障间隔时间服从威布尔分布,并确定故障间隔时间概率密度函数和分布函数,最后求出可靠性指标MTBF.     

某型发动机使用可靠性的综合评估

针对某型发动机的结构模式和故障特点,建立了基于发动机主机系统和附件系统的可靠性综合评估模型,利用该模型对发动机的可靠度、故障率和平均故障间隔时间进行综合评估后发现,可靠度随工作时间的增加而降低,平均故障率随工作时间的增加而增加,平均故障间隔时间远远超过了鉴定时的门限值,但是离成熟期目标值还有一定的差距。     

数控系统故障分布规律的确定与选择

针对高可靠性的数控系统产品故障间隔时间样本量少的特点,提出采用故障总时间法按故障发生的先后顺序将考察的同系列多台数控系统的样本数据统计到一台样本上来考察该系列数控系统故障间隔时间的分布模型。为了增加可靠性研究的准确度,分别假设故障间隔时间同时满足常用的四种寿命分布函数,对通过检验的分布模型分别采用误差面积比指数、相关指数法以及灰关联分析法计算样本数据与参考分布的误差面积比指数、相关指数以及关联度,根据误差面积比指数、相关指数以及关联度的大小进行分布模型的择优,最终确定该系列数控系统故障间隔时间服从威布尔分布。同时给出了故障率曲线,为数控系统可靠性的预测和控制提供依据。     

批量生产模式下基于客户满意度的设备视情维护策略优化

针对批量生产型企业面临来自不同客户的不同要求订单时的设备维修决策问题，提出了基于客户满意度的视情维护策略模型。首先，使用Gamma分布刻画设备的加速劣化过程，并给出产品质量和设备故障率的函数关系式。其次，结合单次批量生产结束后设备故障率和维修阈值，确定维修策略和维修方法。再次，以预防性维护阈值、质量更换阈值和批量生产大小为决策变量，分别构建设备运行成本模型和满意度模型，求和后得到总成本模型。最后，使用鲸鱼算法对模型进行寻优求解，并通过算例验证了模型的实际有效性，且对模型中的各成本参数进行了灵敏度分析。     

往复式机械大头瓦磨损故障动力学响应分析

大头瓦磨损故障是往复式机械严重故障之一,故障激励响应复杂,导致其难以早期预警。基于多体动力学理论,依据非线性碰撞模型和非线性摩擦模型,建立了大头瓦磨损故障的动力学模型;通过改变曲轴与大头瓦的间隙大小模拟大头瓦磨损故障的劣化过程;分析大头瓦磨损故障劣化过程接触碰撞力的变化规律及往复式机械的响应特征,提出了对应的早期预警和诊断方法。     

基于威布尔分布最小二乘法估计的数控车床故障间隔时间研究

分析了数控机床常见故障和某系列数控车床的故障间隔时间观测值,利用最小二乘法对参数进行估计,并对线性相关性和假设进行检验,验证其服从威布尔分布,得到了该系列数控车床故障间隔时间的概率密度函数、分布函数和故障失效率函数。     

修正的边界强度过程模型及其应用

针对边界强度过程模型初始故障强度为零的问题,通过引入位置参数,建立了修正的边界强度过程模型。以故障时间的对数似然函数为优化目标,应用免疫克隆算法给出了模型参数及可靠性指标的极大似然估计值。以两组数控机床现场故障数据为例对所提方法进行验证,对数似然函数值及拟合优度计算结果均表明,该模型优于边界强度过程模型,为制定合理的维修策略提供了一定的理论依据。     

Joint control of production, overhaul, and preventive maintenance for a production system subject to quality and reliability deteriorations

This research investigates the case of an unreliable manufacturing system subject to quality and reliability deterioration. In particular, we conjecture that the deterioration of the system leads to a continuous increase in the intensity of failures and a decrease on the quality of the parts produced. As such, deterioration implies a twofold effect on the manufacturing system. When the machine fails, minimal repair is conducted, leaving the machine at the same level of deterioration before failure. Hence, the quality of the parts produced and the failure intensity remain unchanged with this repair. Meanwhile, an overhaul refers to a perfect repair that completely restores the quality of the parts and the failure intensity of the machine. This option completely counters all the effects of the deterioration. Preventive maintenance may also be conducted, but it reduces the level of deterioration only partially, improving the quality of the units produced and the failure intensity just in part. This set of characteristics yields to the formulation of a new control model that simultaneously determines the optimal production plan, the overhaul, and preventive maintenance strategies. Such a joint control policy minimizes the total cost including the inventory holding, backlog, overhaul, preventive maintenance, and defective costs over an infinite planning horizon. Since the dynamics of the system change as a function of the level of deterioration, it is necessary to use its history for a proper formulation; therefore, a semi-Markov decision process is used. Numerical methods are applied to determine the control policy, and numerical examples are conducted as illustrations. An extensive sensitivity analysis is presented in order to confirm the structure of the control policy obtained and examine the effect of several parameters.     

Data-driven modeling of truck engine exhaust valve failures: A case study

Exhaust valve is an essential part of truck engine. Dynamic and unpredictable thermal and mechanical stress cause valves to wear prematurely, leading to increased maintenance costs. In this paper, a data-driven approach is presented to predict failures of exhaust valves of truck engines. The failure datasets of exhaust valves recorded from 13 truck engines are divided into three groups: First failure, second failure, and third or more failures. The Kaplan-Meier estimator is selected to express the distribution of survival probability of the three groups of failures. In order to find the hazard indicator, two data-mining algorithms, a wrapper and a boosting tree are applied to select parameters highly relevant to the hazard rate. A Cox proportional hazard model is used to conduct regression analysis on each selected parameter. Based on the derived hazard ratio, the time-dependent baseline hazard rate is computed. Five parametric reliability models are selected to capture the baseline hazard rate for the three groups. The value-at-risk for each group of failures is computed to express the risk at different confidence levels. Life circle of truck engine exhaust valves can be estimated.     

Markov过程的柴油机监控系统可靠性评估

为评估柴油机监控系统的可靠性,提出了基于马尔科夫过程的柴油机监控系统可靠性评估方法.总结出了系统的功能结构框图,通过引入Markov过程描述系统状态从而建立了系统可靠性模型.通过不同方式获得了部件故障率参数.利用Matlab数值计算分析了部件故障率和维修率变化对系统可靠度及可用度的影响,得出了对系统可靠性有较大影响的部...     

竞争失效条件下针对磨损退化数据的刀具可靠性分析

研究了车刀在竞争失效模式下的可靠度。引入威布尔分布描述突发失效的可靠度模型，采用Gamma过程来描述刀具性能退化过程。从退化量的角度对刀具突发失效进行评估，考虑性能退化量条件下突发失效的概率来建立竞争失效的可靠度模型，对该模型中的参数采用最小二乘法进行估计计算。以VBMT090208型外圆车刀在使用过程中的磨损退化量作为数据基础，分别建立了突发失效与退化失效两者在竞争模式下的可靠度模型。结果表明，如果忽略突发失效，仅进行刀具的退化失效建模，或者在独立条件下构建突发失效及退化失效的竞争失效可靠度模型，刀具的可靠度将会被高估。     

基于模糊综合评判的部件失效区域的确定

应用模糊方法评估部件振动可靠性时，需构建部件振动的模糊共振区域及相应的隶属函数和模糊强度失效区域及相应的隶属函数。针对航空发动机关键部件振动可靠性评估中影响部件模糊共振失效区域及其隶属函数、模糊强度失效区域及其隶属函数确定的众多复杂的、非确定的、时变的因素，将二级模糊综合评判方法应用于航空发动机关键部件模糊共振失效区域及其隶属函数、模糊强度失效区域及其隶属函数的确定，采用层次分析法(AHP法)确定评价指标权重，建立确定模糊共振失效区域及其隶属函数、模糊强度失效区域及其隶属函数的数学模型和流程。结果表明，该方法能够解决航空发动机关键部件模糊共振失效区域及其隶属函数、模糊强度失效区域及其隶属函数确定中一些复杂因素的处理问题。     

自动化生产线中关键设备的预维护策略研究

为了避免由于设备故障导致的生产线停产,首先研究生产线故障维修成本、预防性维护成本和停产损失的计算方法,建立生产线平均可靠度与维护总成本多目标优化模型,从而获得了最优的生产线周期性维护计划。针对关键设备,如数控机床、工业机器人,运行状态突然严重劣化的情况,基于时间延迟理论得到了关键设备子系统可靠度随时间变化的规律,根据设备运行状态的监测数据,采用支持向量机模型对设备子系统潜在故障的发生概率进行预测。由此建立了关键设备延迟维护最佳时刻优化模型,并通过粒子群优化算法求解关键设备的最佳维护时刻。最后,通过实例仿真分析验证了文本预维护策略的有效性,能够在保证可靠度要求的同时,有效降低维护成本。     

发动机汽缸壁耐磨性非概率可靠性评估和寿命预测

针对现有的可靠性分析方法的缺陷与不足,将发动机汽缸壁允许的磨损量和其实际的磨损量用区间变量来进行描述,在确定出发动机汽缸壁磨损失效功能函数的基础上,建立起发动机汽缸壁耐磨性非概率集合可靠性的计算模型;利用稳健回归方法对发动机汽缸壁的实际磨损量拟合出相应的预测方程,基于非概率集合可靠性模型,提出了发动机汽缸壁磨损寿命的预测方法。通过对工程实例的分析与计算,表明了所提出方法的可行性和合理性,此方法具有一定的工程应用价值。     

基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法

为提高复杂机械产品的装配精度和装配质量稳定性,提出一种基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法。对关键工序的质量控制点公差带进行细粒度划分;从装配精度角度出发,引入田口工序能力指数构建质量损失—公差函数;综合考虑装配过程中两种作业(基本作业和辅助作业)类型的时间调整损失,建立装配时间调整费用—公差函数;在上述两函数的基础上,通过加权聚类建立装配损失—公差函数模型,以描述质量控制点的总损失与公差的关系;构建基于最短路径的公差带在线优化模型,将装配损失—公差函数作为权函数,以最小损失为目标进行搜索,实现对后续质量控制点公差带的在线优化。以某型发动机缸盖螺栓拧紧过程为应用实例,验证了上述方法的可行性和有效性。     

车辆发动机实车进气流量计算模型研究

针对某型车辆发动机实车进气流量难以测量的问题,通过分析发动机进气系统结构,对气体流动过程进行简化处理.基于气体总流伯努利方程,建立发动机进气流量计算模型,采用空气滤清器台架阻力试验数据对模型进行完善与验证,误差小于2％,并对车辆原位空转及驾驶训练过程进行了测试,进气流量计算结果与实际状况相符.     

柴油机表面噪声源识别的试验研究

以一车用4缸柴油机为研究对象,首先通过柴油机各噪声辐射部件的表面振动速度的平方对时间和在振动表面的平均值预测了各部件表面辐射噪声声功率,从而识别出了该发动机的主要表面噪声源。然后又通过声强测试技术对柴油机进行了表面噪声源识别。从识别出的发动机的主要噪声源表明:两种方法体现了很好的一致性。并在此基础上提出了柴油机噪声控制改进方向。