装载机系统的模糊可靠性分析及其传动轴的模糊可靠性优化设计研究
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摘要
本文利用模糊可靠性理论对装载机系统进行模糊可靠性分析，并结合优化设计理论对装载机传动轴进行模糊可靠性优化设计。
文中概述了机械系统可靠性研究的现状和发展趋势，对机械系统可靠性分配理论和方法进行了研究和分析。通过对装载机系统进行结构分析，采用故障树分析法(FTA)，建立了装载机系统的故障树，并根据系统故障树对装载机整机系统及其子系统、零部件进行了定性分析和定量计算。故障树的建立，有助于维修者快速，准确地判明系统的基本故障、确定故障产生的原因，从而节省维修时间，提高工作效率。同时运用失效率和重要度相结合的分配方法对装载机整机进行一级可靠度分配，并根据可靠度再分配的基本思想对装载机系统进行二次可靠度分配，确保装载机各子系统的可靠度分配合理。
本文还根据装载机传动轴受载荷特点及设计要求，结合模糊数学和优化设计理论知识，建立了传动轴的模糊可靠性优化设计模型。通过将模糊可靠性优化设计模型转化为常规的优化设计模型，编制相应的优化程序对其进行优化求解。
In this thesis, the fuzzy reliability analysis of the wheel loader system and the fuzzy reliability-optimization design of its transmission shaft were carried out by the fuzzy reliability and optimization theory.
This thesis expounded the actualities and trend of the reliability study of mechanical system, and researched the theories and methods of the reliability distribution. The fault tree of the loader system is built after analyzing the structure of the loader system with the method of fault tree analysis(FTA). The whole loader system, its subsystems and its parts were analyzed qualitatively and quantitatively. The basic faults of the system and the cause productive of them can be ascertained with the help of the fault tree, which save much time and raise working efficiency. At the same time, the reliability of the whole loader system was distributed by the method of combining the failure rate with the important degree. And according to the idea of reliability redistribution, the reliability of the
loader system was redistributed for insuring the reliability distribution of the loader's subsystem is correct.
According to the load characteristics and design requirements of the transmission shaft, this paper established the reliability-optimization design model with fuzzy mathematic and optimization theory. Then the fuzzy reliability-optimization design model was transformed into conventional optimization model, and the optimal results were obtained by optimum procedure programmed.
文中概述了机械系统可靠性研究的现状和发展趋势，对机械系统可靠性分配理论和方法进行了研究和分析。通过对装载机系统进行结构分析，采用故障树分析法(FTA)，建立了装载机系统的故障树，并根据系统故障树对装载机整机系统及其子系统、零部件进行了定性分析和定量计算。故障树的建立，有助于维修者快速，准确地判明系统的基本故障、确定故障产生的原因，从而节省维修时间，提高工作效率。同时运用失效率和重要度相结合的分配方法对装载机整机进行一级可靠度分配，并根据可靠度再分配的基本思想对装载机系统进行二次可靠度分配，确保装载机各子系统的可靠度分配合理。
本文还根据装载机传动轴受载荷特点及设计要求，结合模糊数学和优化设计理论知识，建立了传动轴的模糊可靠性优化设计模型。通过将模糊可靠性优化设计模型转化为常规的优化设计模型，编制相应的优化程序对其进行优化求解。
In this thesis, the fuzzy reliability analysis of the wheel loader system and the fuzzy reliability-optimization design of its transmission shaft were carried out by the fuzzy reliability and optimization theory.
This thesis expounded the actualities and trend of the reliability study of mechanical system, and researched the theories and methods of the reliability distribution. The fault tree of the loader system is built after analyzing the structure of the loader system with the method of fault tree analysis(FTA). The whole loader system, its subsystems and its parts were analyzed qualitatively and quantitatively. The basic faults of the system and the cause productive of them can be ascertained with the help of the fault tree, which save much time and raise working efficiency. At the same time, the reliability of the whole loader system was distributed by the method of combining the failure rate with the important degree. And according to the idea of reliability redistribution, the reliability of the
loader system was redistributed for insuring the reliability distribution of the loader's subsystem is correct.
According to the load characteristics and design requirements of the transmission shaft, this paper established the reliability-optimization design model with fuzzy mathematic and optimization theory. Then the fuzzy reliability-optimization design model was transformed into conventional optimization model, and the optimal results were obtained by optimum procedure programmed.
引文
[1] 何正忠，装载机[M]，北京：冶金工业出版社，1999
[2] 田志成，说说国产装载机质量与技术水平[J]，工程机械与维修，1998(11)
[3] 牟致忠，机械零件可靠性设计[M]，机械工业出版社，1988
[4] 聂福全，提高国产工程机械产品质量可靠性的途径[J]，建筑机械，2002(7)
[5] [日] 盐见弘等，故障模式和影响分析与故障树分析的应用[M]，上海教育出版社，1987
[6] 史定华，故障树分析技术方法和理论[M]，北京师范大学出版社，1993
[7] 朱继洲，故障树原理和应用[M]，西安交通大学出版社，1989
[8] 高梦熊，地下装载机——结构、设计与使用[M]，北京：冶金工业出版社，2002
[9] 王利民，装载机可靠性数据处理方法及分析[D]，长春：吉林工业大学硕士学位论文，1993
[10] 胡师金、刘贵生，机械可靠性设计[M]，郑州：河南科学技术出版社，1988
[11] 董玉革，机械模糊可靠性设计[M]，北京：机械工业出版社，2001
[12] 连晋毅，工程机械整机系统可靠性的分析方法[J]，工程机械，1998(8)
[13] 天津工程机械研究院，轮式装载机可靠性试验方法，故障分类及评定，JB／T 51148-94，国家技术监督局
[14] 天津工程机械研究院，装载机技术条件，GB／T10170-1988，国家技术监督局
[15] 吴永平，工程机械可靠性[M]，北京：人民交通出版社，2002
[16] 吴波，黎明发编著，机械零件与系统可靠性模型[M]，北京：化学工业出版社，2003
[17] 高忠民．工程机械使用与维修[M]，北京：金盾出版社，2002
[18] 朱文予，机械概率设计与模糊设计[M]，北京：高等教育出版社，2001
[19] 陈举华，机械结构模糊优化设计方法[M]，北京：机械工业
[20] 刘杨松、李文方，机械设计的模糊学方法[M]，北京：机械工业出版社，1996
[21] 黄洪钟，模糊设计[M]，北京：机械工业出版社，1999
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[27] 黄华梁，甘蔗压榨机系统可靠性的失效模式影响模糊评估分析[J]，中国机械工程，2002，13(19)：1669～1672
[28] 刘杨松、李文方编著，机械设计的模糊学方法[M]，北京：机械工业出版社，1996
[29] 卢玉明，机械零件的可靠性设计[M]，北京：高等教育出版社，1992
[30] 贾耀卿主编，常用金属手册，北京：中国标准出版社，2000
[31] 王启、王文博等编著，常用机械零部件可靠性设计[M]，北京：机械工业出版社，1996
[32] 《实用机械设计手册》编写组，实用机械设计手册，北京：机械工业出版社，1998
[33] 黄华梁、彭文生，机械设计基础[M]，北京：高等教育出版社，1995
[34] 曾庆生、林国湘，等速万向节传动轴的模糊可靠性设计[J]，北京：机械工程师，1999
[35] 姜培刚、韩翠花、王炳东，工程起重机传动轴的模糊可靠性优化[J]，青岛建筑工程学院学报，Vol．22 No．2 2001
[36] 苏翼林主编，材料力学[M]，北京：高等教育出版社，1992
[37] 成大先主编，机械设计手册，北京：化学工业出版社，2002(第四版)
[38] 田福祥，轮式工程机械传动轴的可靠性设计[J]，工程机械，1989(2)
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[40] Shu-cheng Fang, Muti-objective optimization problems with fuzzy relation equation constraints, Microelectronics and Reliability, 2002,17(2)-141-165
[41] Brown, R,E;Ochoa, J,R, Distribution of system reliability:Default data and model validation IEEE Transactions on power system, 1998, 13 (2)-704-709
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[44] 莫文辉，可靠性模糊优化设计及其在变速器设计中的应用[D]，武汉汽车工业大学硕士论文，1996
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