第 ４４卷第 ３期
２０１４年 ５月
东 南 大 学 学 报
（自 然 科 学 版 ）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．３
Ｍａｙ２０１４
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１４．０３．０１６
基于多态故障树的伺服刀架可靠性分析
刘晨曦 陈 南 杨佳宁
（东南大学机械工程学院，南京 ２１１１８９）
摘要：为了描述工程实际中某些故障现象的退化过程，定义了两状态事件、多状态事件和多态表
决门单元
，并提出多态故障树的建造方法．首先从系统故障顶事件逐级细分出可能出现的各种故
障模式，根据实际工况将故障模式分为功能失效模式和状态恶化模式两大类，分别视为两状态事
件和多状态事件；然后判断出各故障模式对应的所有故障部位，视为多状态事件．不同状态事件
间的逻辑关系通过多态表决门来表征．采用最小路集法建立基于多态故障树的可靠性定量分析
模型，求解系统可靠度及事件概率重要度．将该方法应用在伺服刀架可靠性分析中，结果表明，所
建立的多态故障树能描述实际工况
，据此来判别影响系统可靠性的薄弱环节具有指导意义．
关键词：功能失效模式；状态恶化模式；多态表决门；多态故障树；最小路集法
中图分类号：ＴＧ６５９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０５０５（２０１４）０３０５３８０６
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收稿日期：２０１４０１２１． 作者简介：刘晨曦（１９８８—），女，博士生；陈南（联系人），男，博士，教授，博士生导师，ｎｃｈｅｎ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
基金项目：国家科技重大专项资助项目（２０１２ＺＸ０４００２０３２，２０１３ＺＸ０４０１２０３２）、中央高校基本科研业务费专项资金资助项目．
引用本文：刘晨曦，陈南，杨佳宁．基于多态故障树的伺服刀架可靠性分析［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２０１４，４４（３）：５３８ ５４３．［ｄｏｉ：
１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１４．０３．０１６］
伺服刀架是一种利用伺服电机驱动工位快速
转换的数控刀架，因其机械结构简单、转位动作平
稳、过载能力良好等特性，被广泛应用于现代中高
档数控车床．作为数控车床的核心部件之一，其性
能和可靠性直接影响到主机的运行效率与加工产
品质量．在数控车床故障中，刀库系统（含刀架）的
故障率达 ２６．７％
［１］
，因而对伺服刀架进行可靠性
分析是提高其本身及主机可靠性的重要基础．
目前仅有少量文献针对数控刀架进行了可靠
性分析的研究．申桂香等
［２］
对 ２１台数控车床刀架
系统的故障数据进行了故障模式、影响及危害性分
析（ＦＭＥＣＡ），找出了该型刀架系统的薄弱环节．
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weixin_38675341
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