模糊物元在元动作单元可靠性分析中的应用

动作是机电产品的基本运动单元,为了保障整机的可靠性,首先必须保障基本动作单元的可靠性,本文基于模糊物元法提出一种对产品最小动作单元进行可靠性分析的方法?基于模糊物元的元动作单元可靠性分析方法.首先按照"功能?运动?动作"对整机功能进行结构化分解得到最基本的元动作单元;通过模糊物元分析方法提取出相似的元动作单元,并构建出用于元动作单元可靠性分析的失效数据;然后选用三参数威布尔分布模型对失效数据建模和可靠性分析,并利用K?S检验方法对元动作单元的失效数据分布进行检验,以判断选用的分析模型是否合理.以某加工中心数控转台的回转油缸活塞移动元动作单元为例进行分析,验证了本文方法的合理性与可行性.结果表明该元动作单元的失效数据服从三参数威布尔分布模型.     

可靠性驱动的装配过程建模及预测方法

为解决现有产品装配过程可靠性控制点难以确定的问题,提出产品基本运动功能的“运动功能-运动-元动作”结构化分解思路,并通过分析各元动作可能的故障及与可靠性相关的影响原因,确定了装配过程可靠性控制点。为预测装配过程可靠性数据,在确定可靠性控制点的基础上,利用灰色系统理论分析方法,建立关重可靠性控制点相关数据与装配过程可靠性数据之间的关系模型;然后求解装配过程可靠性数据的模拟值,通过分析模拟值与真实值之间的残差确定模型的模拟精度;在模拟精度有意义的前提下,预测了装配过程可靠性未来数据。以数控机床的功能部件数控转台装配过程为例,验证了上述研究的可行性。     

装配可靠性的模块化故障树建模与多维映射

为了保障装配环节的可靠性,在装配可靠性概念需求分析的基础上,利用“功能—运动—动作”的功能分解原则对产品的装配过程进行结构化分析,建立“元动作”粒度的模块化故障树模型;为了提高分析效率和精度,通过基本事件排序法则和ite结构化分析方法对模块化故障树转化为二元决策图进行优化;针对元动作之间与装配产品的多维映射特点建立多元组进行分析;利用布尔结构函数和映射矩阵对装配可靠性进行分析.以某加工中心的托盘交换架为例,验证了该建模和分析方法的有效性.     

机械产品执行行为的相似性评估及可变功能再设计应用

执行行为是产品作用于其作业对象或外在环境的一个或多个对外行为。对机械产品的执行行为进行相似性评估可以为产品的设计开发,特别是对基于现有产品的可变功能再设计提供有益支持。本文将执行行为分解为"动作+载体",对动作进行分类,根据动作属性比较其相似度;将载体分为静载体和动载体,通过比较载体属性进行相似度的计算。再根据相似要素建立相似元,利用层次分析法确定不同相似元对执行行为的权重,提出相似度的量化计算公式,为机械产品的可变功能再设计提供设计依据。最后以榨汁机、豆浆机及家用料理机为例,验证所提出方法的可行性。     

机械传动系统运动精度优化分配新方法

为对机械传动系统的运动精度进行合理分配,结合元动作理论,提出了一种机械传动系统运动精度优化分配新方法.首先利用"功能运动动作"结构化分解树对机械系统进行结构化分解,得到基本的元动作和元动作链;然后以元动作链为研究对象,分析运动精度形成机理,建立运动误差传递模型;考虑成本因素和运动误差灵敏度因素,建立了成本函数和鲁棒性函...     

元动作装配单元误差源及误差传递模型研究

机械产品装配误差源和误差传递规律分析,是装配精度预测与控制的前提工作。在对数控机床进行结构化分解至元动作的基础上,提出了元动作装配单元的概念。针对元动作装配单元层面影响装配质量的因素,将装配过程的误差源分为位置误差、形状误差、装配位置误差等五类误差源;建立各类误差源及其误差评价的统计模型;分析误差在零件间、零件内两特征间的传递和相互作用,构建误差传递链图、误差传递网络对五种误差源与配合误差进行形象化表达。综合误差传递链接图,建立面向整个产品误差传递及装配功能表达的装配误差网络图模型,为方便误差传递网络图中各类误差传递模型的计算与存储,又进一步构建了面向整个产品装配误差传递的链接矩阵。以某加工中心连续分度转台蜗杆转动元动作装配单元装配为例,验证误差源表达和误差传递模型的有效性。     

基于任务的数控机床加工过程可靠性建模技术研究

在分析现有数控机床可靠性建模研究局限性的基础上,将元任务引入到数控机床的可靠性研究领域,介绍了元任务的概念,建立了结构化的任务分解模型,利用GO法建立了元任务的动态可靠性模型,分析了各元任务和元任务组之间的关系.利用马尔可夫方法建立了元任务组的动态可靠性模型,并以该方法建立了某型国产加工中心的动态可靠性模型.     

基于失效建模和分解重构的工控系统可靠性评估

本文提出一种基于失效建模和分解重构的工控系统可靠性评估方法。通过探讨可靠性与失效的关系,将失效率作为可靠性的评估标准。根据工控系统整体结构和功能,以完成某一特定功能为依据,将整个系统分解成若干个工控单元。根据工控失效对系统失效的影响,引入影响因子。以工控单元失效率为基础,分析各基本单元的逻辑关系,建立工控系统失效模型,将失效模型作为工控系统的可靠性评估的依据。     

面向元动作的机械传动系统可靠性分配方法

针对机械传动系统可靠性分配中存在的不确定性问题,提出了一种对不确定性进行量化的机械传动系统可靠性分配方法。利用“功能运动动作”的分解方法提取了传动系统中可靠性分配的最小粒度（即元动作）;根据元动作的可靠性数学模型,提出了一种基于低阶逼近的Sobol法的传动系统灵敏度计算方法,量化了传动系统中各个元动作的可靠性灵敏度,并甄别出影响传动系统可靠性的关键元动作;建立了元动作与系统整机可靠性的映射关系,并对映射结果进行了求解。应用结果表明,该方法具有较高的计算精度,为机械传动系统的可靠性分配提供了指导。     

融合可拓学与多层次知识建模的仿生原型获取

针对仿生原型获取过程中存在的问题,构建融合可拓学与多层次知识建模的总体框架实现模型。描述产品-生物系统多层次语义关系。基于可拓基元理论及形式化的描述方法,构建产品系统功能-原理-行为-结构（Function-principle-behavior-structure,FPBS）和生物系统结构-动作-策略-功能（Structure-action-tactic-function,SATF）实例元本体可拓模型。建立产品FPBS和生物SATF映射关系模型。根据基元拓展性,建立产品-生物两系统的实例元可拓集。在相关可拓集中,引入基元相似度计算方法。借助于两系统各层次间的相似性来搜索仿生原型,再利用可拓综合评价方法进行仿生原型优选。以滤网式过滤器为例,以验证所构建的总体框架实现模型的可行性与有效性。     

面向数控机床装配精度预测的元动作误差建模技术

装配是保证产品质量的重要环节,而装配精度是装配过程的重要度量指标。为预测数控机床最终装配精度,利用"功能-运动-动作(Function-Movement-Action,FMA)"的功能分解原则对机床的装配过程进行结构化分析,将机床分解至基本动作单元-元动作;构建基于元动作的装配误差传递层次架构图,清晰地表达了各装配单元间的装配关系及几何特征之间的逻辑关系;以几何特征误差在装配过程中的传递与积累为基础,构建多层次状态空间模型预测数控机床最终装配精度;以某数控加工中心的Z轴进给功能装配单元为例,验证了该方法在机床装配误差预测中的可行性。     

基于元动作故障树重要度计算的备件预测

备件是机床设备使用与维修的重要物质基础,是影响设备可靠性寿命周期费用的重要因素,因此,针对机床功能单元进行逐层分解找出设备运行的元动作及元动作故障模式。利用元动作故障树对元动作进行分析,找出单元基层元动作的故障的原因,从而得出机床单元易发生故障的薄弱环节,进行部件重要度的计算,对重要度进行分析用于合理分配备件的数量,从而保证维修成本的降低和系统的正常运行。通过案例证明,基于元动作故障树重要度的方法对备件分析起到了指导性的作用。     

基于设计任务聚合相似度的学习曲线建模方法

在产品工艺设计阶段,为了能够准确预测任务的执行时间,以相似性及学习效应理论为基础,研究工艺设计任务之间的相似程度对任务执行时间的影响。提出一种工艺设计任务相似性的度量新方法。该方法将工艺设计任务分解为文件相似度和模型相似度。以S型学习曲线为基础,构建出基于相似任务的学习曲线模型,并在模型内引入计算机辅助设计。最后,通过采集企业设计人员的试验数据,进行拟合分析,验证该方法的有效性。     

基于GA-SVM的数控机床装配质量预测模型

装配质量的好坏直接决定了数控机床的最终性能,为对数控机床装配质量进行事前预测,提高装配合格率,采用基于GA-SVM方法建立数控机床装配质量预测模型。首先,基于"功能—运动—动作"的结构化分解方法对机床进行元动作分解,将各级元动作内部影响因素作为装配影响因素,并以元动作链中最后一个元动作输出运动参数作为装配质量分析对象。然后,将GA-SVM模型运用到砂轮架X轴进给运动下的元动作链装配质量预测中,为证明该模型的实用性与有效性,将GV-SVM模型得到的预测结果与BP神经网络、常规SVM模型进行对比分析,结果表明:三者的预测结果的平均相对误差分别为3.83%、8.90%和10.16%,显然,GA-SVM模型较其他两种预测模型而言预测效果较好,为数控机床装配工艺进一步优化提供指导意义。     

面向功能需求的产品适应性修改单元识别方法

针对产品内部单元修改操作的效应传导过程缺乏有效的分析方法,导致无法明确优先修改对象的问题,提出一种产品适应性修改单元识别方法。首先,建立功能需求与产品实例功能的量化匹配模型,借助可拓集方法将匹配结果划分为3个功能域,并通过多层"功能—行为—结构"纵向分解得到产品的功能—结构底层映射关系;其次,细化结构修改粒度至零件特征层,构建零件及特征的物元表达模型;在此基础上,构建以零件特征物元为节点的基元有向图,提出基于基元有向图的综合传导度计算方法,并以综合传导度作为产品修改单元的识别依据。最后,以某款螺蛳切尾设备的实例应用验证了所提方法的有效性和可行性。     

可变功能机械系统概念设计的相似模型构建研究

针对可变功能机械系统间的相似性问题,对机械系统功能、行为和结构在时间和空间上的联系,相似性的表达形式以及相似度量模型等问题进行了研究,建立了系统概念设计模型框架,提出了一种将"功能-行为-结构(FBS)"模型与相似理论结合的方法,定义了功能序结构和行为序结构,并对两者的组成关系进行了分析,得出了用于机械系统概念设计的相似表达模型,阐述了模型构建的具体步骤。研究结果表明,实例模型的构建符合设计认知过程,对相似性进行了可靠地描述,并实现了对各设计层相似度的衡量,验证了该方法的可行性。     

基于贝叶斯网络推理的数控机床元动作装配情景异常识别

针对机床的机械故障频发且装配因素难以识别的问题，提出了基于贝叶斯网络的机床装配情景异常推理识别方法。以机械零部件多尺度运动分析为切入点，建立了机床功能-元动作的多尺度映射模型，利用故障模式及影响分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)方法建立了机床元动作单元关键装配情景构成模型。基于装配情景构成模型建立了元动作单元装配情景的贝叶斯网络结构，利用证据推理法实现了元动作单元装配情景异常概率的智能推理。以蜗轮转动元动作单元为例，构建了蜗轮转动单元装配情景初始贝叶斯网络，获取了蜗轮转动元动作输出的异常概率(由装配因素引起)为2.35%;以蜗轮转动故障为起点进行了贝叶斯网络反向推理，识别出导致蜗轮转动故障的各装配情景异常概率。元动作装配情景的异常识别为实现机床故障装配因素的追溯提供理论依据。     

FMA结构化分解驱动的加工中心设计过程规划

为了更好的实现加工中心的设计,减少设计过程的迭代次数,缩短开发周期,以加工中心的功能运动为核心,利用FMA结构化分解将加工中心按照"功能-运动-动作"的顺序逐层分解至相应的元动作,定义了元动作设计结构单元,在考虑各设计单元耦合性的基础上提出了FMA结构化分解驱动的加工中心设计过程规划流程;然后用可变度与敏感度双指标表示设计单元间的耦合程度,以设计结构矩阵为工具对设计单元间的耦合强度进行量化,利用基于次序指标的割裂算法对耦合强度矩阵进行割裂规划,优化设计单元的初始设计顺序,从而实现了加工中心的设计过程规划,加速了加工中心的设计与开发;最后以托盘交换架功能组元动作设计单元间的设计规划过程为例,证明了本文的可行性。     

“数控机床可靠性技术”专题(九) 可靠性驱动的装配工艺

为了在装配阶段保证产品的可靠性,必须将可靠性控制措施融入到装配工艺方案中。针对传统装配工艺方案更多关注装配精度而忽视装配可靠性的问题,提出可靠性驱动的装配工艺方案。首先,在对产品进行结构化分解的基础上,得到元动作及其装配单元;然后,针对元动作装配单元,运用故障树分析方法,找出故障原因及对应的可靠性控制点;进而,针对可靠性控制点制定相应的控制措施;最后将可靠性控制措施融入到装配工艺方案中。以数控转台蜗杆转动装配单元为例,具体说明了该方法的可行性。     

基于矩阵的多功能产品概念方案求解方法

为将两个单功能产品集成为一个多功能产品,研究了一种基于矩阵的概念方案求解方法。将产品的总功能分解至元功能,元功能用功能基表示,并分为基础功能、应用功能、附加功能三类;分析了产品功能模型,量化了功能相似性,构建了输入流相似矩阵、输出流相似矩阵和功能相似矩阵,定义了矩阵运算规则和过滤规则,从而计算并简化了功能相似总矩阵;构建了功能—元件矩阵,然后使之与功能相似总矩阵计算,得出两个单功能产品的元件关联矩阵;分析了关联矩阵中的元件关系,通过丢弃、保留或修改部分元件,获得了多功能新产品的设计方案。分析了便携式吸尘器和剃须刀的功能相似性和元件关联性,通过所提出的方法获得了一种新型剃须刀的概念方案,验证了该方法的有效性。