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基于模糊集理论的柴油机可靠性分析及系统设计

作　者: 杨振宇
导　师: 古莹奎
学　校: 江西理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 柴油机可靠性数据分析模糊集 FMEA 可靠性分配模糊决策
分类号: TK422
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 132次
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内容摘要

随着科学技术的高速发展,柴油机系统日趋复杂,环境条件更加苛刻,其可靠性问题日趋突出。对柴油机进行系统的可靠性研究,对于预防和预测故障的发生、确定或延长寿命、评估可靠性水平、评价与控制风险、减少与故障相关的维修费用有着极为重要的意义。本文针对某大型柴油机企业在柴油机设计、制造及维修中的一些关键性可靠性问题,综合运用数据分析理论、可靠性理论、模糊集理论和层次分析理论从以下方面进行研究,以提高国产柴油发动机的可靠性,增强其安全运行能力。(1)从柴油机失效数据的收集与分析入手,利用威布尔分布模型对收集到的柴油机失效数据进行分析与处理,从而得到柴油机及其零部件的失效规律。定制柴油机可靠性指标并进行整机可靠性指标的计算,包括可靠度、失效率、B10寿命、平均首次故障工作时间MTTFF、R0、R10、RⅠ,Ⅱ指标、当量故障率D和综合评分值Q等。(2)为降低决策者主观偏好和可靠性分配过程中各种模糊和不确定因素对分配结果的影响,综合运用模糊集理论和层次分析法,充分考虑多领域专家的综合意见和产品开发过程中的风险性,提出了基于领域专家知识的柴油机模糊可靠性分配方法,实现了从柴油机系统级到其子系统级和各子系统级到各零部件级的可靠性分配。(3)运用模糊集理论进行柴油机FMEA分析,根据调查所得数据建立相应的模糊矩阵,将故障发生概率、故障严重度和故障模式探测度三者对风险的贡献采用加权分析,提出了一种模糊FMEA风险决策模型。使用该模型既可以在事先预防阶段分析潜在的故障模式及其原因,采取预防措施防止缺陷(故障)发生,避免柴油机投入生产、投入市场后才发现问题,也可以在事后改进阶段分析已经发生的故障模式及其原因,采取改进措施,并防止缺陷(故障)再次发生,以减少不必要的损失。(4)采用VC开发工具,开发柴油机可靠性数据分析软件系统,包括Weibull现场故障数据分析模块和可靠性指标分析模块,为柴油机维修技术人员和基层管理人员提供对柴油机可靠性现场数据进行实时分析处理的支持系统平台。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章绪论  7-14
  1.1 课题研究的背景和意义  7-8
  1.2 国内外柴油机可靠性分析的研究现状和发展趋势  8-13
    1.2.1 可靠性技术发展的现状和趋势  8-10
    1.2.2 柴油机可靠性发展的现状和趋势  10-13
  1.3 论文主要内容和结构安排  13
  1.4 论文的主要创新点  13
  1.5 本章小结  13-14
第二章柴油机失效数据的分析  14-34
  2.1 柴油机失效数据的来源与采集  14-15
  2.2 失效数据的检索与汇总  15-17
    2.2.1 异常数据的剔除方法  15-16
    2.2.2 失效数据检索汇总  16-17
  2.3 失效数据的分析与处理  17-24
    2.3.1 威布尔分布的数学模型  17-21
    2.3.2 威布尔参数估计的统计方法  21-24
  2.4 可靠性指标的计算  24-28
    2.4.1 可靠度函数R(t)  24-25
    2.4.2 失效度函数F(t)  25
    2.4.3 故障概率密度函数f(t)  25-26
    2.4.4 故障率函数（失效率函数）λ (t)  26
    2.4.5 B_(10) 寿命  26
    2.4.6 平均寿命  26-27
    2.4.7 R_0 、R_(10) 、R_(Ⅰ,Ⅱ)指标  27
    2.4.8 当量故障率D  27
    2.4.9 综合评分值Q  27-28
  2.5 柴油机失效数据分析实例  28-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章基于模糊集理论的柴油机可靠性分配  34-61
  3.1 模糊集基本理论  34-36
    3.1.1 三角模糊数及其运算  34-35
    3.1.2 模糊综合评判  35-36
  3.2 柴油机结构及其分级  36-38
  3.3 柴油机可靠性分配指标的选择  38
    3.3.1 系统到子系统可靠性分配指标  38
    3.3.2 子系统到零部件可靠性分配指标  38
  3.4 柴油机整机系统到子系统的可靠性分配模型  38-44
    3.4.1 建立影响柴油机子系统的因素集  38-39
    3.4.2 建立因素等级集和相应的分值集  39
    3.4.3 确定各影响因素的权重  39-41
    3.4.4 构造评判矩阵  41-43
    3.4.5 产品开发过程的风险评估  43
    3.4.6 可靠性分配  43-44
  3.5 各子系统到零部件的可靠性分配模型  44-48
    3.5.1 建立因素集  44-45
    3.5.2 建立因素等级集和相应的分值集  45
    3.5.3 建立权重集  45-46
    3.5.4 多级模糊综合评判  46-48
    3.5.5 可靠性分配  48
  3.6 柴油机可靠性分配实例  48-60
    3.6.1 柴油机整机系统到子系统的可靠性分配  48-54
    3.6.2 柴油机各子系统到零部件的可靠性分配  54-60
  3.7 本章小结  60-61
第四章模糊FMEA 在柴油机可靠性评价中的应用  61-75
  4.1 FMEA 简介  61-65
    4.1.1 FMEA 的基本概念  61
    4.1.2 FMEA 的分析步骤和工作流程  61-63
    4.1.3 FMEA 的评价准则（QS9000）  63-65
  4.2 故障模式影响的模糊综合评判模型  65-68
    4.2.1 建立因素集和因素等级集  65-66
    4.2.2 建立权重集  66
    4.2.3 构造模糊评判矩阵  66-67
    4.2.4 模糊综合评判  67-68
    4.2.5 评判结果的去模糊化  68
  4.3 模糊FMEA 在柴油机可靠性评价中的应用实例  68-74
  4.4 本章小结  74-75
第五章柴油机可靠性数据分析处理平台的设计与实现  75-84
  5.1 平台各功能模块的设计  75
  5.2 用户界面和使用说明  75-83
  5.3 本章小结  83-84
第六章结论与展望  84-85
  6.1 结论  84
  6.2 后续工作展望  84-85
参考文献  85-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  88
攻读硕士学位期间参加的科研活动  88-89

基于模糊集理论的柴油机可靠性分析及系统设计

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