高端制造装备的故障形成机理及可靠性提升关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875445
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0510.制造系统与智能化
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Due to low in reliability, the advanced manufacturing equipment is basically brought on aboard, which is serious obstacle to the development of manufacturing industry in China, even to the safety of national defense and industry. It is of great significance to increase the reliability of the equipment. Based on previous research on reliability technology, this project will focus on the network model-based reliability analysis, fault formation mechanism, reliability increasing maintenance. To address these problems, several new ideas are put forward: (1) A multi-scale system network model is proposed to optimize the system structural reliability by using survival signature, which provides a new idea for reliability analysis at system level. (2) A multi rigid body model with rigid, flexible, and thermal chains is proposed to compute deformations from various loads and thermal deformation, which usually cause degradation in machining accuracy and is a bottleneck to be addressed for precision improvement. The research results can provide a good way for the understanding and quality improvement of the advance equipment theoretically and practically. (3) Technique for the recognition of degradation by energy efficiency monitoring system is proposed for intelligent maintenance so that the failures can be known in time and be maintained by correct technology so that the health status of the system can be measured and predicted by the value of energy efficiency, and provides an efficient method for intelligent maintenance. Moreover, it is wished that the approaches and obtained results in this project will be applied to improve the reliability and quality of advanced mechanical equipments.
我国高端制造装备因可靠性问题基本依赖进口,严重制约着我国制造业发展、甚至影响国防和产业安全,提升高端制造装备的可靠性具有重大意义。本项目在前期可靠性技术研究的基础上,拟围绕系统可靠性建模分析、故障形成机理、面向可靠性提升的维护维修等问题展开深入研究。提出多项原创性的解决思路和方法:(1)通过建立多尺度系统网络模型,研究基于生存签名的结构可靠性优化方法,为系统级的可靠性优化提供理论依据。(2)通过建立集成刚柔热耦合特性的多体动力学模型,揭示由各种外载荷及热变形引起的系统精度衰减机理,突破数控机床精度保持性差的瓶颈,为高端制造装备的技术消化和质量可靠性提升提供理论和实验方法。(3)研究基于能效监测的系统退化状态辨识技术,实现故障的早发现早干预早维护,为智能维护维修奠定基础。期望研究成果能为大型复杂装备的可靠性提升和质量改进提供理论依据和实用技术。

结项摘要

该研究围绕高端装备的可靠性提升问题,分别从系统结构设计可靠性、服役过程的精度保持性、误差建模与误差补偿技术等展开研究。.(1)为了解决现有误差模型过于复杂、缺少规范化的分析和计算手段等问题,提出了一种改进的修正D-H参数法,将机床的构型误差分机床连杆的几何变形误差及关节的运动误差,通过对平行关节与垂直关节的变换矩阵的个性化处理,建立了包含连杆变形误差与关节运动误差的综合误差模型。该方法适用于所有正交关节机床的误差建模,期望该方法能够用于机床的构型设计,为高端机床的精度设计提供理论指导。.(2)围绕机床设计的精度可靠性提升问题,研究了基于生存签名的系统结构可靠性建模与分析技术,提出了一种适合于复杂系统可靠性评估的多尺度生存签名计算模型,并以制造系统的优化配置为例进行了实验验证,期望该方法能用于高端装备设计阶段的精度可靠性评估,以保证设计方案理论上的正确性。.(3)针对机床的精度保持性提升问题,围绕数控机床多元耦合误差建模与分析技术,提出了一种考虑数控机床几何误差、运动误差和热-力耦合误差的综合误差模型。并以机床的电主轴与进给系统为例,分析了变载荷下的热-力耦合作用对系统精度的影响。.(4)从提高机床精度保持性出发,针对数控机床结合面的动态误差特性,提出了一种基于风险等效因子的数控机床误差敏感度评估方法,通过对主要误差源的补偿或部件质量提升,提高系统精度。同时,针对动载荷下的机床精度可靠性评估问题,提出了一种基于加工误差超差量的精度可靠度计算模型,与传统方法相比,计算结果受检测点数量的影响较小,计算结果更为准确。.(5)为了定期保养和维护对机床服役可靠性的影响,提出一种基于SPC和Markov模型的预防性维修技术。通过引入故障递增和役龄递减的双因子修正故障率、以最小成本为目标函数,采用Markov状态转移概率矩阵进行故障模式预测和故障部件识别,实现精准维修,在提升服役可靠性的同时,节约维护成本。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(3)
专利数量(5)
Time-varying importance measure of mechanical systems considering maintenance
考虑维护的机械系统时变重要性度量
  • DOI:
    10.1108/ec-01-2019-0020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ENGINEERING COMPUTATIONS
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yangfan Li;Yingjie Zhang;Lin Zhang;Bochao Dai
  • 通讯作者:
    Bochao Dai
Robot navigation based on improved A algorithm in dynamic environment
动态环境下基于改进A算法的机器人导航
  • DOI:
    10.1108/aa-07-2020-0095
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Assembly Automation
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Lin Zhang;Yingjie Zhang;Manni Zeng;Yangfan Li
  • 通讯作者:
    Yangfan Li
A fast workpiece detection method based on multi-feature fused SSD
一种基于多特征融合SSD的快速工件检测方法
  • DOI:
    10.1108/ec-10-2020-0589
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ENGINEERING COMPUTATIONS
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Guoyuan Shi;Yingjie Zhang;Manni Zeng
  • 通讯作者:
    Manni Zeng
Three-dimensional tooth profile design method of harmonic drive considering the deformation difference of the flexspline
考虑柔轮变形差异的谐波传动三维齿形设计方法
  • DOI:
    10.1108/ec-06-2019-0266
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ENGINEERING COMPUTATIONS
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yangfan Li;Yingjie Zhang;Ning Zhang;Bingchao Xu
  • 通讯作者:
    Bingchao Xu
Improving the extracting precision of stripe center for structured light measurement
提高结构光测量条纹中心提取精度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optik
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Lin Zhang;Yingjie Zhang;Bo Chen
  • 通讯作者:
    Bo Chen

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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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