机械工程学报

作者：王嘉, 姜露露, 陶友瑞, 韩旭

单位：1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室 天津 300401;2. 河北工业大学电气工程学院 天津 300401;3. 河北工业大学机械工程学院 天津 300401

关键词：可靠性,退化模型,机电系统,工业机器人,电机电流特征分析；

基金：国家重点研发计划(2022YFB4702100)、国家自然科学基金(U23A6017，72001069)、河北省优秀青年基金(E2021202094)、天津市科技计划(21JCZDJC00730，22KPHDRC00240)和河北省高等学校科学技术研究(BJK2023031)资助项目。

准确及时的可靠性评估与故障预测是保障机电系统安全稳定运行的重要手段。采用电机电流特征分析技术对机电系统的机械传动部件进行可靠性建模与评估，能够最小程度地侵害系统并节约经济成本。现有研究大多针对恒定负载、转速的机电系统进行退化建模与可靠性评估，但是一些系统的服役工况存在多工序循环、且各工序阶段负载和转速变化的特点，例如工业机器人在执行具体工作任务(如打磨)的不同阶段(取料、打磨、换料)承受的负载不同，导致单个任务中各工序阶段电流幅值存在很大差异，这种差异在整个服役周期内循环出现，预设单一失效阈值对系统退化型失效的可靠性建模方法不再适用。针对重复执行多阶段任务的机电系统，提出一种基于电流信号的可靠性建模与评估方法，考虑不同任务阶段系统负载不同导致电流信号存在差异，构建了各任务阶段统一性能退化模型，结合不同阶段对应的失效阈值推导出可靠度函数的解析表达式，并针对单个或多个被试样品提出了改进的两步似然法进行参数估计。通过工业机器人谐波减速器交变载荷试验对所提方法进行了验证，结果表明：基于提出的模型的可靠性评估结果更准确合理，预设单一失效阈值的退化模型可能高估或低估可靠性。

来源：2024年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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