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基于蒙特卡罗方法的机床主轴可靠性预测

发布日期: 2020-05-23

来源: www.qdf0605.com

  • 资料大小: 1.38MB
  • 资料类别: 机械论文
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  • 更新时间: 2020-05-23
  • 发布者: 清道夫环保网

基本简介

基于蒙特卡罗方法的机床主轴可靠性预测

本文提出了一种基于蒙特卡罗模拟仿真的机床主轴可靠度求解方法。该方法借助于计算机化工技术计算出机床主轴输出端电机的功率,并画出功率的时域图过置信区间和功能函数,计算出机床主轴可靠性的无偏估计值该无偏估计值正好处于样本均值的置信区间Y1Y2之间如图3所示,验证了计算机仿真结果数据的正确性实现了大样本数据简单、快速计算,节省了繁复的数字推理和演算过程计算结果更加准确、可靠、通俗易懂,从而达到一种快速有效的检测效果。

基于蒙特卡罗方法的机床主轴可靠性预测 

3 试验台主轴输出端电机功率时域图

蒙特卡罗方法理论简称MC)在很多方面得到了应用例如数学、工程、以及经济数等等主要解决无法采用确定性模型解决实际问题的一种途径。它的主要思想是大量生成符合样本总体分布的随机数是一种借助于计算机的统计学的模拟方法。

蒙特卡罗方法主要应用在工程、数学、经济学以及物理学上随着计算机化工技术的不断发展蒙特卡罗方法应用更加广泛。蒙特卡罗的求解问题思路是根据求解问题构造一个数学模型概率统计模型,将问题转化为求解模型的参数和特征向量,利用蒙特卡罗模拟求解模型的参数和特征值得出估计值。图1是蒙特卡罗求解问题的主要思路图。

(1)首先确定好需要解决分析的未知问题或者系统

(2)建立系统分布的数学模型

(3)利用蒙特卡罗(MC)方法模拟随机数

(4)根据相关的参数条件来确定和选取相关的随机数

(5)根据系统模型所服从的分布函数,求解出估计值。

利用MC方法解决问题的逻辑思路图 

1 利用MC方法解决问题的逻辑思路图

主轴是数控机床主要的零部件,主轴的可靠性决.定了机床的寿命因为主轴是不容易破损且寿命较长,主轴寿命检测实验会消耗较大的财力、人力、以及物力。因此采用蒙特卡罗方法仿真模主轴实验可以有效地解决此问题。图2表示利用蒙特卡罗方法分析机床主轴可靠性分析流程,集体步骤如下

基于蒙特卡罗主轴可靠性分析流程图 

2 基于蒙特卡罗主轴可靠性分析流程图

(1)实验过程中,通过采集机床主轴输出端电机的电压和电流信号来计算出输出功率。为了保证实验数据的随机性,数据需要进行随机抽样。

(2)假设bi为某种概率分布的随机变量利用数学模型找到主轴输出端电机功率信号与之对应的分布函数。

(3)结合表1并利用MATLABE工具生成与变量bi对应的分布函数随机数,带入目标函数。

(4)设置主轴可靠性的判断条件求解出满足条件的随机变量的个数最后依据计算结果判断主轴的可靠性。

 

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