基于状态信息的可靠预测方法的研究毕业专业论文.docVIP

1 绪 论 1.1课题的目的和意义 1.1.1 可靠性的概念 可靠性的定义：所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。 1.1.2 机械可靠性的特征量 机械可靠性有很多特征量，在不同的场合，根据不同的需求，应用不同的特征量，在这里，我们使用的是可靠度R【1】。 可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间区间内，完成规定功能的概率。一般记为R，由于它是时间的函数，故也记为R(t)，称为可靠度函数。如果用随机变量T表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间，概率密度为f(t)，则该产品在某已指定时刻t的可靠度 (1.1) 1.1.3可靠性分析的目的意义 随着科学技术的发展，产品质量的含义也在不断地扩充。以前产品的质量主要指产品的性能，即产品出厂时的质量，而现在产品的质量已不局限于产品性能这唯一的指标。产品质量的定义：满足使用要求所具备的特性，即适用性。产品的质量首先是指产品的某种特性，这种特性反映着用户的需求。概括起来产品质量特性包括：性能、可靠性、经济性和安全性四个方面。其中，可靠性：产品出厂后（t0）所表现出来的一种质量特性，是产品性能的延伸和扩展。可靠性占主导地位。性能差，产品实际上是废品；性能好，也并不能保证产品的可靠性水平高。反之，可靠性水平高的产品在使用中不但能保证其性能的实现，而且故障发生的次数少、维修费用及因故障造成的损失也少、安全性也提高。由此可见，产品的可靠性是产品质量的核心，是生产厂家和用户努力追求的目标。此外，研究产品可靠性的意义还在于产品责任法，在美国等技术发达国家的产品责任法中规定：只要是因产品缺陷、故障对用户造成的损失，制造者要承担法律和经济责任。据1975年美国《质量进展》杂志预测，由于产品责任问题，当年请求赔偿金额达500亿美元。在产品责任法中还规定：如果制造者能出示证明进行了可靠性设计和可靠性保证等活动的资料，可以排除责任。从这点也可看出研究产品可靠性的重要意义 。 可靠性是机械零件设计时必须考虑的重要指标。可靠性是评价设备质量的重要指标之一，贯穿在设备的开发、设计、制造、使用及维修保养等各个环节。传统的可靠性评估方法基于概率及数理统计理论，依赖历史失效寿命数据得到一批设备的整体可靠性，但无法实现反映当前运行设备个体特性的可靠性评估。 传统的基于样本寿命统计基础上的可靠性分析方法得到的是设备的整体可靠性估计，但对于正在运行的单台或小批量设备，这些统计数据的意义则不大，人们更关心的是当前所用设备的寿命裕度和可靠性．设备运行过程的状态信息能够实时反映设备的运行性能、精度，准确判定设备的时间、动态特性，揭示产品失效与性能退化之间的关系。 因此， 基于状态信息的可靠性预测方法研究是我们现在正在努力的方向。本课题通过对滚动轴承的状态信息的研究，对其进行强度-应力干涉模型的可靠性分析，建立可靠度评估模型，结合Bayes方法和KM评估器思想，求出其瞬时可靠度，建立已知峭度求可靠度的BP神经网络的模型，来预测可靠度。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 机械可靠性分析的研究现状和进展 国外机械可靠性设计发展及现状 第二次世界大战期间，美国空军由于飞行故障而损失的飞机为21000架，比被击落的多1.5倍；运往远东的作战飞机上的电子设备60％在运输中失效，在储存期间有50％发生失效；海军舰艇上的电子设备70％因“意外” 事故而失效。这些事实引起美国军方的高度重视，开始研究这些“意外”事故发生的规律，提出了可靠性的概念。 上世纪60年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展。NASA 在六十年代中期便开始了机械部件的应力验证和利用应力强度干涉模型进行可靠性概率设计的研究。1974年美国和日本成立了结构可靠性分析方法研究组，澳 大利亚、瑞典航空研究院的一些学者也都在专门研究结构可靠性问题。目前在国外，机械可靠性设计已广泛用于人造卫星、宇宙飞船、飞机、舰船、土木工程、核电站、压力容器、汽车、齿轮和轴承等产品中。 美国作为可靠性研究起步较早的国家之一，其在机械产品可靠性理论研究方面也处于领先的地位。在机械故障预防和检测方面，机械故障预防小组(MFPG)对设计、诊断、监测、故障等进行研究，在可靠性数据的收集和分析方面取得了很大的进步，编制了一些可靠性设计手册和指南、可靠性数据手册。如：NPRD一3非电子零部件可靠性数据(1985)；NPs一1机械可靠性分析