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机械零部件的模糊可靠性优化设计

作　者: 李树平
导　师: 宋俐
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 可靠性模糊优化设计优化工具箱多目标优化
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 9次
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内容摘要

可靠性是保证产品质量的重要指标之一,产品的可靠性不仅影响产品的性能,也影响它的使用功能和运行安全。努力提高产品的可靠性,可以有效地防止故障和事故的频繁发生,特别是灾难性事故的发生,也可以避免开发产品时频繁的“事后更改”现象,从而缩短开发周期、节约开发成本、降低维修费用和其他由于可靠性不高而产生的附加费用。因此,关于可靠性的研究成为各国学者青睐的研究方向。随着对可靠性研究的不断深入,人们发现许多工程实际问题不仅存在随机因素,也广泛地存在模糊性因素,特别是在对小样本进行可靠性分析时,模糊因素对分析结果会起决定性的影响。因此,将模糊理论引入可靠性研究,用模糊可靠性的研究方法解决问题是当前工程实际的要求。模糊可靠性的研究虽然只有20多年的历史,却已取得了不少成果,随着可靠性理论和模糊数学的不断完善,模糊可靠性方法将会有进一步的发展。本文在研究可靠性理论和模糊数学的基础上,将模糊可靠性方法应用到机械结构及零部件的优化设计中,完成了齿轮减速器的单目标模糊可靠性优化设计及蜗轮蜗杆传动的多目标模糊可靠性优化设计。设计过程包括,建立实际问题的优化数学模型,其中将可靠性指标和模糊因素处理成约束条件;将这些约束条件转化成普通约束,即把模糊可靠性优化设计问题转化成普通优化设计问题;用Matlab优化工具箱进行求解,得到最优的设计方案。设计结果表明,模糊可靠性优化是一种可行的设计方法,用它可以解决工程实际中的许多相关问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题背景  7
  1.2 模糊可靠性优化设计  7-10
    1.2.1 常规可靠性设计的局限性  7-9
    1.2.2 模糊优化设计  9-10
    1.2.3 模糊可靠性优化设计  10
  1.3 本文的主要工作  10-12
2 可靠性优化理论  12-21
  2.1 可靠性  12
  2.2 可靠度的确定  12-18
    2.2.1 应力—强度干涉模型  12-13
    2.2.2 应力—强度干涉模型确定可靠度  13-18
  2.3 可靠性优化设计  18-19
    2.3.1 以可靠度最大为目标的可靠性优化设计  18-19
    2.3.2 可靠度为约束条件的可靠性优化设计  19
  2.4 可靠性优化设计的优点  19-21
3 模糊优化理论  21-38
  3.1 隶属函数  21-23
    3.1.1 隶属函数  21
    3.1.2 常用的几种隶属函数  21-23
  3.2 模糊优化设计  23-27
    3.2.1 模糊优化  23-24
    3.2.2 对称模糊优化问题  24-25
    3.2.3 非对称模糊优化问题  25-27
  3.3 模糊优化问题的求解方法  27-36
    3.3.1 水平截集法  27-30
    3.3.2 最优水平截集法  30-31
    3.3.3 扩增系数法  31
    3.3.4 模糊综合评判法  31-36
  3.4 模糊优化设计中对约束的处理  36-38
    3.4.1 对性能约束的处理  37
    3.4.2 对几何约束的处理  37-38
4 Matlab优化工具箱简介  38-45
  4.1 fmincon函数的语法结构  38-40
  4.2 fmincon函数的应用  40-41
  4.3 fmincon函数的局限  41-42
  4.4 fmincon函数的应用实例  42-45
5 单目标模糊可靠性优化设计  45-59
  5.1 齿轮减速器优化数学模型的建立  45-51
    5.1.1 设计变量  45
    5.1.2 目标函数  45
    5.1.3 约束条件  45-51
  5.2 模糊约束转化为普通约束  51-53
  5.3 用模糊综合评判法求最优水平截集值  53-56
  5.4 优化模型的确定及计算结果分析  56-59
6 多目标模糊可靠性优化设计  59-75
  6.1 多目标优化设计  59-60
  6.2 多目标模糊可靠性优化设计  60-64
  6.3 多目标模糊可靠性优化设计应用  64-75
    6.3.1 数学模型的建立  64-72
    6.3.2 数学模型的求解  72-73
    6.3.3 结果分析  73-75
7 结论  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
在校学习期间发表的论文  81

机械零部件的模糊可靠性优化设计

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