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数控机床作为工业制造的主要部分,其可靠性研究受到了更多用户的重视。由于数控机床机械传动结构及功能部件的可靠性设计和试验工艺不规范,造成国产机床数控系统故障频发,以致其在市场竞争中处于劣势地位。本文结合危害度分析、概率模型检测、马尔科夫模型、多状态系统、非参数核密度估计模型等方法对数控机床主轴系统进行可靠性分析,从整体层层递进逐步定位薄弱部分,为数控机床的研究、分析奠定可靠性理论基础。论文主要工作如下:(1)研究数控机床的危害度方法。针对数控机床整体进行故障分析,通过对各子系统故障频次统计,并对故障类别,发生频率级别,易检查程度进行划分评价,对系统进行经验性的危害性定量分析,将数控机床的薄弱子系统约束为机械部分的主轴系统。(2)研究概率模型检测与Makov过程结合的故障树分析法。概率模型检测可以验证和分析系统中所存在的随机行为,使故障树分析更精确和高效。同时有效地避免传统故障树分析中所面临的状态爆炸问题。对比传统Monte-Carlo仿真迭代的故障树分析方法所得到的故障树各底事件对系统的危害度。该方法可更精确的寻找到主轴系统的薄弱环节,为下一步可靠性分析提供理论基础。(3)基于多状态理论对轴承进行可靠度分析。针对主轴系统薄弱环节轴承,进行多状态系统的可靠性分析,运用通用生成函数法求得轴承各部分通用函数与系统的通用函数并经势函数处理得到轴承可靠度。然后对轴承进行多失效状态之间的耦合情况分析,得到多状态理论下多状态下的轴承可靠性变化趋势。(4)提出基于非参数核密度估计的可靠性分析方法。收集轴承故障时间对其进行正态化处理得到符合Silverman经验法则的数据进行非参数核密度估计,得到核密度预测模型。结合上文对于轴承部件的多状态分析和基于5M1E分析法提出的关联参数,对预测模型进行修正。