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基于性能退化的高速列车齿轮箱可靠性分析
| 论文题名： | 基于性能退化的高速列车齿轮箱可靠性分析 |
| 关键词： | 高速列车;评估模型;齿轮箱;可靠性;故障树 |
| 摘要： | 随着高速列车的飞速发展，我国高速列车已经走向全球，成为了一张亮丽的名片，对我国科技经济的发展起着重要的作用。在高速列车传动系统中，齿轮箱发挥着极为重要的作用，具有传递扭矩和驱动列车的功能，决定着传动系统可靠性以及整车的安全，因此对其进行可靠性分析具有重要意义。 本文以某型高速列车齿轮箱为研究对象，首先采用故障树分析方法（Fault Tree Analysis,FTA）对齿轮箱系统进行了故障分析，其次结合随机过程理论、贝叶斯理论和Copula理论等进行了性能退化可靠性建模与评估，最后完成了考虑相关性的齿轮箱二元性能退化可靠性评估，本文主要研究内容如下： （1）基于FTA对高速列车齿轮箱故障展开了分析。研究了常见的故障模式，建立了齿轮箱系统的故障树模型，并对其进行了故障树分析，结合蒙特卡洛仿真方法给出了齿轮箱子系统重要度排序，确定了齿轮箱的关键部件和薄弱环节为齿轮和轴承，为此后性能退化分析提供研究支撑。 （2）基于随机过程理论构建了一元性能退化的可靠性评估模型。针对两种退化指标各自的特点，采用维纳（Wiener）过程和逆高斯过程建立了退化模型。为了考虑个体间存在的差异，引入随机参数建立了具有随机效应的性能退化模型。同时，考虑到小样本问题以及模型似然函数的复杂性，采用了贝叶斯理论并结合马尔可夫链蒙特卡洛算法对模型参数进行了估计，构建了一元性能退化可靠性评估模型。最后结合实例，利用所建模型完成了齿轮箱一元性能退化可靠性评估。 （3）基于混合Copula函数构建了二元相关性能退化的可靠性评估模型。基于两种一元性能退化模型，利用提出的一种混合Copula函数描述退化量间的相关性，建立了考虑相关性的二元性能退化模型，混合Copula函数未知参数运用离差平方和最小准则求解，最后建立了二元相关性能退化可靠性评估模型。通过实例分析，基于轴承与环境相对温差和齿轮疲劳裂纹尺寸两退化指标，完成了考虑相关性的齿轮箱二元性能退化可靠性评估。 |
| 作者： | 王保 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李海庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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