刀库及机械手属于加工中心薄弱环节,急需对刀库及机械手的故障及可靠性进行深入分析研究。在国家科技重大专项的支持下,本文针对秦川机床工具集团有限公司生产的盘式刀库及机械手,通过故障分析、可靠性预测分配、可靠性设计以及精度影响模型研究,从而分析该型盘式刀库及机械手的可靠性,为盘式刀库及机械手可靠性设计提供理论方法。首先,针对盘式刀库及机械手这一试验对象,设计了可靠性试验装置,包括系统结构及传感器的选型和布置,利用该可靠性试验数据,进行故障分析,分析故障模式、故障原因及故障影响。通过故障分析,寻找系统薄弱环节,确定系统关重件,为后续的可靠性预测分配及可靠性设计奠定基础。其次,对盘式刀库及机械手系统进行功能分析,建立了系统基本可靠性模型和任务可靠性模型,在模型的基础上进行可靠性预测。提出了基于多种分配法相结合的一种系统可靠性分配技术,主要研究了基于考虑复杂度和重要度及专家评分相结合的可靠性分配技术。然后,针对盘式刀库及机械手动作机构,从动作可靠性和强度可靠性出发,进行广义机构系统可靠性综合设计。通过建立系统动力学模型、运动学模型及精度模型,采用蒙特卡罗法随机抽样,计算广义机构动作可靠度。分析盘式刀库及机械手系统中关键零部件,并对其进行考虑多种失效模式的可靠性设计。最后,针对盘式刀库及机械手换刀动作精度影响因素,建立精度影响模型,并进行可靠性分析。建立了选刀系统动力学模型,利用该模型研究选刀系统在选刀时的随机振动,并分析振动可靠性。针对盘式刀库及机械手摩擦磨损对传动精度的影响,充分考虑摩擦磨损的普遍性和模糊性,利用模糊可靠性设计方法,对齿轮传动进行磨损可靠性设计