Page 125 - 机械自动化设计与制造研究

第三章 数控机床设备维修

的可靠性技术研究及数控机床产品的可靠性水平的提升和考核给予高度关注。国
内各高校针对可靠性设计、可靠性计算方法、可靠性评估及可靠性分配及可靠性
评价模型等方面开展了大量的研究。
张新民、李彦文分析了传统设计方法与可靠性设计方法在设计思想及设计
原理上的区别，从机械工程现代设计方法出发，在所建立的 R-S 干涉模型的基

础上，综合论述了 JC 法、Monte-Carlo 法及 Monte-Carlo 有限元法等 5 种机械可
靠性设计的工程方法及特点。王元文、陈连对多维机械可靠性设计方法进行了系
统的研究，对可能存在的各种情况进行分析并提出处理意见，将多维可靠性设计

转化为求解非线性方程组，然后用数值方法求解；对一般可靠性设计方法进行分
析，指出其存在的不足；提出了剩余可靠度的概念，建立了剩余可靠度之和为极
小化目标函数，可靠性条件和边界条件为约束的机械可靠性优化设计的数学模型，
编制了相应的计算机程序；对过盈联接的可靠性优化设计进行了研究，并用实例
验证了研究结果的正确性。

可靠性本身是一个定性的概念，可以运用概率论与数理统计相关数学基础
知识将其进行定量化计算。高永强、王善坤采用一般概率摄动有限元法的边值求
解方法，推导了多随机参数系统周期解稳定性的灵敏度和可靠性计算公式，分析

了各随机参数对旋转机械故障特征的影响，可以得知故障发生时，需要首先修改
哪些参数，从而可以减小或根治该类故障发生。东北大学研究了五轴加工中心的
运动学的可靠性计算方法。运用蒙特卡洛法，推断出了 VMC650 五轴数控机床的
运动学的可靠性的数学模型。该机构的运动学可靠性的计算方法是通过点估计与
跟踪估计提出的。运动可靠性分析为提高机床的加工精度及工作寿命提供了理论

参考。
数控机床是高成本的产品，不能仅靠寿命试验获得数控机床的失效时间，
研究数控机床的性能随时间而变化的规律，从而对数控机床进行可靠性评估是非

常有意义的。有学者基于性能退化数据提出了可靠性评估方法，性能退化数据包
括大量的数控机床的可靠性信息，即使通过寿命试验无法获得数控机床的失效时
间，数控机床的可靠性及寿命同样可以通过性能退化数据进行评价。提出了基于
退化量分布的可靠性评估方法，将退化量在某时刻所服从 Weibull 分布的参数均
视为时间的函数，利用退化数据找出它们与时间的关系，然后再利用性能可靠性

评估方法对数控系统可靠性进行评估。这种评估方法直接利用性能退化数据，原

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