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简论神经网络基于点估计电主轴可靠性灵敏度和可靠性稳健设计网

收藏本文 2024-02-11 点赞:11427 浏览:39355 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:高速加工能显著地提升生产率和降低生产成本,是一项非常有前景的先进制造技术。随着数控技术及切削刀具的飞跃进展,越来越多的机械装备都在不断地向高速、高精、高效、高智能化进展,内装式电主轴单元已成为最适宜上面陈述的高性能工况的数控机床核心功能之一。这些性能也使得对主轴系统的可靠性要求也越来越高。本课题是以高速、大功率的铣削加工中心的电主轴为探讨对象,以提升主轴系统的重切削的加工性能为目标,对电主轴的静态特性和可靠性进行了探讨;在浅析国内外关于可靠性论述的基础上,将点估计引入可靠度计算和可靠性灵敏度浅析中。为了计算实际的工程不足,将这种计算策略与有限元结合。本论文的探讨工作主要集中在以下两个方面:基于Zhao和Ono提出的功能函数的前四阶矩的点估计法,将可靠性灵敏度公式中的功能函数的矩对基本变量的分布参数的偏导转化为求特点函数的期望,以而利用点估计法计算特点函数的期望。而这种策略需要特点函数和极限状态函数在估计点处的函数值。在实际工程不足中,可以通过有限元来实现。而用有限元软件计算则需要事先建立估计点组,本论文中给出了这种估计点组的建立策略。所提的近似策略不用求极限状态函数方程的设计点,而且它不依赖于极限状态函数的显式表达式,适用于非正态变量以及系统多方式情况的可靠性灵敏度浅析,具有广泛的适用性。另外,对样本影响可靠性灵敏度计算的稳定性进行了讨论,通过了比较计算的结果反映出误差的来源和这些误差如何影响计算结果的。浅析了国内外电主轴的近况和进展走势,对电主轴的重切削性能进行了探讨。首先,计算了电主轴的轴承的静刚度;其次,采取本论文提出的策略对电主轴的可靠性进行了浅析;最后,采取点估计法抽取样本,通过神经网络拟合电主轴静刚度和各个设计变量之间的函数联系式,对电主轴进行了稳健优化设计。关键词:点估计论文电主轴论文神经网络论文可靠性论文灵敏度论文稳健设计论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    第一章 绪论11-19

    1.1 选题的背景、目的和作用11-12

    1.2 电主轴的探讨近况与进展12-16

    1.2.1 高速切削加工概述12-13

    1.2.2 国内外高速电主轴的进展近况13-14

    1.2.3 国内外高速电主轴的探讨近况14-15

    1.2.4 电主轴的进展走势15-16

    1.3 结构可靠性技术探讨的进展16-18

    1.3.1 结构可靠性灵敏度探讨进展16-17

    1.3.2 结构可靠性稳健性探讨进展17-18

    1.4 本论文的探讨内容18-19

    第二章 可靠性基本论述和神经网络基础19-37

    2.1 数学基础19-21

    2.1.1 Kronecker代数论述介绍19-20

    2.1.2 Edgeworth级数20-21

    2.2 可靠性设计的摄动法21-23

    2.3 可靠性灵敏度浅析23-25

    2.3.1 正态分布参数的可靠性灵敏度23-24

    2.3.2 任意分布参数的可靠性灵敏度24-25

    2.4 可靠性稳健性设计25-28

    2.4.1 基于灵敏度的稳健性设计25-27

    2.4.2 基于灵敏度法的可靠性稳健性设计27-28

    2.5 神经网络基础28-36

    2.5.1 人工神经元结构29-30

    2.5.2 BP网络的拓扑结构30-31

    2.5.3 BP算法及其推导31-35

    2.5.4 BP网络设计中应注意的几个不足35-36

    2.6 本章小结36-37

    第三章 基于点估计的可靠性灵敏度浅析37-51

    3.1 引言37

    3.2 计算功能函数各阶矩的点估计策略37-40

    3.2.1 功能函数概率矩的定义37-38

    3.2.2 Zhao和Ono的点估计策略38-40

    3.3 基于点估计的可靠性灵敏度公式40-45

    3.3.1 基于功能函数概率矩的可靠度近似策略41-42

    3.3.2 可靠性灵敏度公式的推导42-44

    3.3.3 可靠性灵敏度计算实践44-45

    3.4 点估计法和有限元计算相结合策略的运用流程45-48

    3.4.1 具体计算流程45-47

    3.4.2 点估计和有限元结合的策略的优点47

    3.4.3 点估计可靠性灵敏度浅析的适用范围浅析47-48

    3.5 样本对可靠性灵敏度计算的误差的探讨48-50

    3.6 本章小结50-51

    第四章 电主轴的可靠性灵敏度浅析51-67

    4.1 电主轴的基本参数与结构51-56

    4.1.1 电主轴的基本参数51

    4.1.2 电主轴的性能参数51-54

    4.1.3 电主轴的结构及参数54-56

    4.2 电主轴的静态特性56

    4.3 角接触轴承的径向静刚度计算56-60

    4.3.1 角接触球轴承的接触浅析56-57

    4.3.2 角接触球轴承的受力浅析57-58

    4.3.3 轴承的轴向预紧与位移58

    4.3.4 轴承的径向静刚度58-59

    4.3.5 本课题的电主轴的轴承径向静刚度59-60

    4.4 电主轴的静态特性有限元浅析60-63

    4.4.1 静力浅析的定义60

    4.4.2 静力浅析中的载荷60

    4.4.3 构建几何模型60-61

    4.4.4 典型工艺参数下电主轴所受的切削力的计算61-62

    4.4.5 电主轴单元的静态变形62-63

    4.5 电主轴的可靠性灵敏度浅析63-66

    4.5.1 确定基本随机变量63

    4.5.2 在标准正态空间选取估计点63

    4.5.3 正态空间映射到求解空间63-64

    4.5.4 随机变量的取值表64

    4.5.5 计算电主轴的可靠性灵敏度值及结果浅析64-66

    4.6 本章小结66-67

    第五章 电主轴的可靠性稳健性设计67-75

    5.1 引言67-68

    5.2 点估计法取样本68-69

    5.3 函数联系的逼近69-73

    5.4 电主轴的结构参数的可靠性稳健性设计73-74

    5.5 本章小结74-75

    第六章 结论与展望75-77

    6.1 结论75

    6.2 展望75-77

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