本文關(guān)鍵詞：基于bootstrap法與混合威布爾分布的拖拉機可靠性評估模型與應(yīng)用研究

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【摘要】：近年來,隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)政策和農(nóng)業(yè)機械購置補貼政策力度加大,規(guī)模化、集中化和現(xiàn)代化的生產(chǎn)經(jīng)營方式促使農(nóng)業(yè)機械需求量明顯上升,大中馬力拖拉機是農(nóng)機具動力的主要來源,因此國產(chǎn)拖拉機制造企業(yè)紛紛加大生產(chǎn)力度�？煽啃允钱a(chǎn)品質(zhì)量的核心保證,目前國產(chǎn)拖拉機產(chǎn)品可靠性水平低于國外發(fā)達國家平均水平。國內(nèi)農(nóng)機可靠性研究成果和有關(guān)文獻較少,適用于農(nóng)機產(chǎn)品可靠性評估的理論和方法還不成熟。本文結(jié)合拖拉機現(xiàn)場試驗故障數(shù)據(jù),基于可靠性工程、隨機過程、統(tǒng)計分析的參數(shù)估計與非參數(shù)估計理論、模糊數(shù)學(xué)及故障模式影響與重要度分析理論,對拖拉機可靠性評估進行建模與應(yīng)用分析。機械系統(tǒng)失效過程與電子類產(chǎn)品區(qū)別較大,因此電子類產(chǎn)品的相關(guān)理論與方法不能直接應(yīng)用于機械產(chǎn)品。拖拉機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和作業(yè)環(huán)境特殊性決定其故障機制的多樣性,故障率曲線一般為典型的浴盆曲線,威布爾分布能夠完整描述浴盆曲線的早期故障期、偶然故障期和疲勞故障期,因此適合評估拖拉機系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng)單一威布爾模型忽略了故障機制的多樣性,用來描述復(fù)雜機械系統(tǒng)故障過程會產(chǎn)生較大偏差,混合威布爾模型的應(yīng)用基礎(chǔ)則是故障按不同故障機制進行分類,彌補了單一模型的不足,適合描述多種故障機制并存的拖拉機系統(tǒng)故障過程。在故障信息獲取不夠完備的情況下,本文提出以故障現(xiàn)象作為故障模式的特征屬性,構(gòu)建故障模式與故障應(yīng)力之間關(guān)系矩陣,從而避免故障機制分析;將故障模式按故障應(yīng)力相似性進行統(tǒng)計分析,實現(xiàn)故障模式的分類。結(jié)合拖拉機現(xiàn)場使用故障數(shù)據(jù),采用最小二乘法估計混合威布爾模型參數(shù)。對比混合威布爾模型與單一威布爾模型可靠度曲線圖,結(jié)合拖拉機使用過程中用戶對可靠性感受的調(diào)查,得出使用混合威布爾模型對拖拉機可靠性評估的合理性。參數(shù)方法是在特定前提假設(shè)基礎(chǔ)上,如果理論與實際偏差不大時,統(tǒng)計結(jié)果比較理想;反之,如果前提條件本不成立,即理論與實際情況相差較大時,推斷的結(jié)果不具有實際意義。非參數(shù)方法則并不假定總體服從特定分布,所以具有普遍性,比較穩(wěn)定,不會出現(xiàn)基礎(chǔ)的崩塌。采用非參數(shù)方法時,為提高計算效率和廣泛提取樣本信息,考慮采用bootstrap法,在現(xiàn)有樣本數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,擴大樣本容量,使非參數(shù)估計更科學(xué)、更符合實際。本文基于bootstrap法,構(gòu)建故障強度與核函數(shù)之間數(shù)學(xué)模型。對故障強度模型進行非參數(shù)估計。結(jié)合故障跟蹤試驗數(shù)據(jù),得到拖拉機故障強度點估計與區(qū)間估計曲線,揭示拖拉機使用初期故障規(guī)律性。對比參數(shù)估計與非參數(shù)估計兩種方法,計算累積故障強度與實際累積故障次數(shù)之間的均方誤差,得出非參數(shù)估計的故障強度曲線更接近試驗實際過程。根據(jù)拖拉機功能的實現(xiàn),把拖拉機系統(tǒng)分為動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和其它工作裝置五個子系統(tǒng)。結(jié)合拖拉機現(xiàn)場使用故障數(shù)據(jù),進行故障模式影響分析(FMEA)及系統(tǒng)重要度分析,建立拖拉機系統(tǒng)重要度等級數(shù)學(xué)模型,確定拖拉機主要故障部位、故障模式、故障原因及影響可靠性的關(guān)鍵子系統(tǒng),為提高拖拉機可靠性提供參考依據(jù)。根據(jù)參數(shù)估計與非參數(shù)估計揭示的拖拉機早期故障規(guī)律性,結(jié)合FMEA和系統(tǒng)重要度分析結(jié)果,有針對性提出在設(shè)計、制造、使用、維修等各環(huán)節(jié)提高拖拉機可靠性的方法與建議。本文探討了故障機理與故障數(shù)據(jù)分析結(jié)果相符合的拖拉機故障規(guī)律估計方法,從定量角度進一步確定拖拉機早期故障期故障發(fā)生的主要模式與關(guān)鍵子系統(tǒng)。研究成果完善和豐富了拖拉機可靠性評估的理論與方法,提高了評估結(jié)果的有效性與科學(xué)性,彌補了傳統(tǒng)評估模型在拖拉機可靠性分析中的缺陷,促進了評估結(jié)果在可靠性評估中的應(yīng)用,為拖拉機的生產(chǎn)、使用和維修決策提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：可靠性 混合威布爾模型 bootstrap法 故障模式影響分析 重要度分析
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S219
【目錄】：

• 摘要10-12
• 英文摘要12-14
• 1 引言14-24
• 1.1 研究目的與意義14-15
• 1.1.1 研究目的14-15
• 1.1.2 研究意義15
• 1.2 可靠性工程研究歷史15-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 可靠性理論研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 農(nóng)業(yè)機械可靠性研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.3 Bootstrap法在可靠性評估的應(yīng)用現(xiàn)狀20-22
• 1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線22-24
• 1.4.1 研究內(nèi)容22
• 1.4.2 技術(shù)路線22-24
• 2 拖拉機可靠性評估理論24-45
• 2.1 拖拉機可靠性評估指標(biāo)體系24-28
• 2.1.1 可靠度24-25
• 2.1.2 故障率與故障強度25-27
• 2.1.3 平均壽命與可靠壽命27-28
• 2.2 常用可靠性分布模型28-34
• 2.2.1 指數(shù)分布28-30
• 2.2.2 正態(tài)分布與對數(shù)正態(tài)分布30-32
• 2.2.3 威布爾分布32-34
• 2.3 非參數(shù)估計與核函數(shù)34-39
• 2.3.1 非參數(shù)估計概念34-35
• 2.3.2 常用非參數(shù)估計方法35-37
• 2.3.3 常用核函數(shù)37-38
• 2.3.4 核函數(shù)與拖拉機故障強度關(guān)系38-39
• 2.4 Bootstrap法及應(yīng)用39-44
• 2.4.1 Bootstrap法39-43
• 2.4.2 Bootstrap法主要應(yīng)用43-44
• 2.5 小結(jié)44-45
• 3 基于混合威布爾模型的拖拉機可靠性參數(shù)估計45-68
• 3.1 混合威布爾模型的選擇45-51
• 3.1.1 拖拉機故障過程45-49
• 3.1.2 混合威布爾模型適用性49-51
• 3.2 威布爾模型參數(shù)估計51-55
• 3.2.1 單一威布爾模型參數(shù)估計51-54
• 3.2.2 混合威布爾模型參數(shù)估計54-55
• 3.3 混合威布爾模型故障數(shù)據(jù)預(yù)處理55-65
• 3.3.1 拖拉機故障數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計與分類55-56
• 3.3.2 拖拉機系統(tǒng)故障應(yīng)力分析56-59
• 3.3.3 拖拉機故障數(shù)據(jù)模糊聚類分析59-65
• 3.4 混合威布爾模型的拖拉機可靠性參數(shù)估計65-68
• 3.4.1 拖拉機可靠性參數(shù)估計65-66
• 3.4.2 小結(jié)66-68
• 4 基于Bootstrap法的拖拉機故障強度非參數(shù)估計68-77
• 4.1 基于Bootstrap法的故障強度非參數(shù)估計68-71
• 4.1.1 故障強度參數(shù)估計68-69
• 4.1.2 故障強度非參數(shù)估計69-71
• 4.2 拖拉機可靠性非參數(shù)估計71-76
• 4.2.1 試驗數(shù)據(jù)71
• 4.2.2 參數(shù)估計71-73
• 4.2.3 非參數(shù)估計73-76
• 4.3 小結(jié)76-77
• 5 拖拉機故障模式影響及重要度分析77-99
• 5.1 拖拉機故障模式影響分析（FMEA）77-89
• 5.1.1 子系統(tǒng)、故障模式及故障原因分類77-80
• 5.1.2 FMEA分析80-89
• 5.2 拖拉機系統(tǒng)重要度分析89-98
• 5.2.1 系統(tǒng)重要度等級數(shù)學(xué)模型89-97
• 5.2.2 系統(tǒng)重要度分析97-98
• 5.3 小結(jié)98-99
• 6 拖拉機可靠性改進建議99-105
• 6.1 早期故障期可靠性改進99-102
• 6.1.1 固有可靠性存在的問題及改進建議100
• 6.1.2 使用可靠性存在的問題及改進建議100-102
• 6.2 主要子系統(tǒng)可靠性改進102-103
• 6.3 加強可靠性管理103-104
• 6.4 小結(jié)104-105
• 7 結(jié)論與展望105-106
• 7.1 結(jié)論105
• 7.2 創(chuàng)新點105
• 7.3 進一步研究設(shè)想105-106
• 致謝106-107
• 參考文獻107-115
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文115

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳Z，

本文編號：545370