[發明專利]一種綜合考慮產品組成及功能的機構可靠性分配方法

有效

• 申請號: 201810078619.2
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108335028B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張玉剛;宋筆鋒;喻天翔;楊朝暉;孫中超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 張璽

本發明屬于機械產品可靠性設計與分析領域，尤其涉及一種綜合考慮產品組成及功能的機構可靠性分配方法。此方法考慮了產品工作環境載荷分散性和產品本身結構參數分散性的影響，在此基礎上，根據產品各組成部件和功能的復雜度、危害度，確定各部分的分配權重。該方法不需要迭代，計算量小，可通過考慮更多的影響因素來擴展此方法，比如考慮加工制造成本、研制周期等。通過該方法得到的產品各功能的可靠度，可直接通過功能函數進行產品設計，具有十分重要的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于機械產品可靠性設計與分析領域，尤其涉及一種綜合考慮產品組成及功能的機構可靠性分配方法。

背景技術

目前，對于電子類產品和機械結構類產品的可靠性分配方法已基本成熟，國內外學者提出了大量的經典方法，如評分分配法、層次分析法、AGREE分配法、基于應力-強度干涉的結構可靠性分配設計方法等。如果設備為電子類產品，一般首先是建立可靠性模型，然后將可靠性指標分配到每個元器件，然后分析各元器件的故障模式，得到各元器件的可靠度，再依據可靠性模型評價系統可靠性；如果設備組成主要為機械結構，則一般直接分析不同結構可能的失效模式，如靜強度失效、動強度失效、疲勞/斷裂失效、環境強度失效等，針對每一種可能的失效模式，建立可靠性模型，分配可靠性指標，保證該失效模式下整體結構體系達到對應的可靠性要求。

然而，現有技術中在應用上述經典方法對包含運動機構的產品進行分配設計時，經常出現產品的結構組成未出現故障，但此時產品已無法實現預定功能的問題。例如飛機艙門鎖機構，在使用一段時間后，經常出現艙門關閉后無法鎖定或開鎖過程卡滯等問題，而在檢修時艙門鎖的各組成部件均未發現故障。究其原因則是使用經典可靠性分配方法對包含機構的產品在進行可靠性分配設計時，僅考慮了機構組成部件對可靠性的影響，而未考慮機構整體功能對產品可靠性的影響。

目前基于上述問題已有一些相關研究，例如李博遠等提出了一種結合故障樹和層次分析法的可靠性分配方法(CN 103440419)，利用故障樹及最小割集，分層進行可靠性分配，適用于系統級產品的可靠性分配問題；陳珊琦等針對存在共因失效的系統，提出了基于故障樹分析的可靠性分配方法(CN 104268432)，通過結合專家知識庫，能對含有共因失效的復雜系統進行有約束的可靠性分配；張義民等基于FMEA三階轉換函數及Copula函數提出了用于數控機床的可靠性綜合分配方法(CN 104992011)，該方法考慮了系統組成及失效模式、失效頻率、失效嚴重度等多種分配指標及故障相關性，此方法可以解決含有相關失效的復雜系統可靠性分配問題；對于含有機構的產品可靠性分配方面，陳國華等提出了一種針對發動機曲柄連桿機構的可靠性分配方法(CN 104298794)，依據機構的各組成部件的可靠性重要度大小逐步分配，分配結果為發動機曲柄連桿機構的各組成零部件的可靠度，分配方法中未考慮機構整體功能對可靠度的影響。

然而，針對有功能可靠性要求的機構類產品，上述研究方法仍然不能克服可靠性指標分配方法的局限性，因此有必要在設計研發過程中的可靠性設計環節，提供一套有效可行的可靠性分配設計方法，使其綜合考慮產品組成及功能要求對產品可靠性的影響。

發明內容

本文提出的方法用于含有運動機構的機械產品，已有相應的初步設計方案及待分配的可靠性指標，在相應的環境載荷和工作載荷約束下，如何進行可靠性指標分配，解決機構類產品存在的結構組成尚未發生故障，但機構已無法實現預定功能這一技術問題。

針對上述問題，本發明提出了一種綜合考慮產品組成及功能的機構可靠性分配方法，該可靠性分配方法包括以下步驟：

步驟1、設定待進行可靠性指標分配的產品的目標可靠度確定產品的結構組成及功能要求，根據組成及功能要求確定組成部件的數量及功能數量；

步驟2、確定各組成部件的失效模式，以及各失效模式的失效嚴重度S_ij、失效發生度O_ij，

步驟3、計算各組成部件的組件嚴重度s_i、組件發生度o_i；