一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法和装置

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及产品质量与可靠性验证领域，尤其涉及一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。背景技术：2.随着科技的发展，产品成本越来越高，用于验证产品寿命的试验费用不断增长，如何在节省费用的条件下不降低验收试验的准确度，这些都体现了寿命验收抽样试验设计的重要性。在试验实施前必须要有一个详细的试验设计方案，例如：如何对待试产品进行抽样，如何根据抽样结果进行决策推断，如何对于试验方案中的两类风险计进行算等，一个好的试验设计方案可以根据待试产品的抽样样本，运用严谨的数学理论，对产品的寿命参数进行分析，完成对寿命参数的统计推断，进而对产品的寿命进行验证，以此来辅助决策者对产品的寿命做出正确的决策。3.目前，国内外的大多数的产品可靠性试验标准(如gjb899a-2009、mil-std-781d)都只给出了寿命服从指数分布的产品的试验方案，相关文献所提供的定时截尾试验方案都是基于产品故障前工作时间服从指数分布这一假设。但实际工程中，仅有少量机械设备服从指数分布，多数服从或近似服从韦伯分布(weibull分布)。大量研究证明，谐波减速器的寿命分布服从韦伯分布，但现有技术中并没有一套针对谐波减速器这类服从韦伯分布产品的合理的可靠性验证试验方案。此外，在实际工程中，谐波减速器的设计寿命普遍要求大于7000小时，作为一种高可靠、长寿命的精密产品，传统的寿命试验方案存在着试验时间长，试验经费高等问题。4.因此，需要提出一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，使谐波减速器产品的可靠性试验方案的确定更加合理，能够真实的反映谐波减速器产品的使用情况，提高可靠性测试的测试效率和测试准确性。技术实现要素：5.有鉴于此，有必要提供一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法、装置和计算机可读存储设备，解决现有技术在制定谐波减速器产品的可靠性试验方案时存在的没有针对谐波减速器的寿命特点，选用合适的试验方案，导致可靠性试验效率低、准确率低的问题。6.为了解决上述问题，本发明提供一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，包括：7.获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；8.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件；9.根据所述可靠性试验的约束条件建立可靠性试验方案设计方程；10.基于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案。11.进一步的，根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件，包括：12.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，采用韦伯分布模型作为所述谐波减速器产品的寿命分布模型。13.进一步的，根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，采用韦伯分布模型作为所述谐波减速器产品的寿命分布模型，包括：14.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述韦伯分布模型的形状参数和尺度参数。15.进一步的，根据所述可靠性试验的约束条件建立寿命试验方案设计方程，包括：16.根据所述韦伯分布模型，确定所述谐波减速器产品的累积故障分布函数和寿命预期函数；17.根据所述累积故障分布函数，确定所述谐波减速器产品在预设的试验时间内，以产品试验总数和允许故障的产品数量为自变量的产品接收概率函数；18.根据所述产品接收概率函数和所述寿命预期函数，得到所述可靠性试验方案设计方程。19.进一步的，所述谐波减速器产品的指标参数包括：可靠性试验风险参数、可靠性试验范围参数和可靠性试验验证参数。20.进一步的，基于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案，包括：21.根据所述可靠性试验风险参数、可靠性试验范围参数和试验方案设计方程，确定所述谐波减速器产品在不同的产品试验总数下，最接近所述可靠性试验验证参数的允许故障的产品试验数量和试验截止时间。22.进一步的，根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件，还包括：23.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的产品故障判断条件和加速模型。24.本发明还提供一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定装置，包括：25.数据获取模块，用于获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；26.约束条件设置模块，用于根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件；27.试验方案设计模块，用于根据所述可靠性试验的约束条件建立可靠性试验方案设计方程；28.方案确定模块，用于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案。29.本发明还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述技术方案任一所述的谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法。30.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述程序介质存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述技术方案任一所述的谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法。31.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：首先，获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；其次，确定可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程；最后，根据指标参数对试验方案设计方程进行求解，确定谐波减速器产品的可靠性试验方案。本发明的方法通过谐波器产品的历史寿命试验数据，确定了可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程，根据指标参数对设计方程进行求解，使谐波器产品的可靠性试验方案的制定能够更加合理，更真实地反映谐波器产品的工作情况，提高测试效率和准确性。附图说明32.图1为本发明提供的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法一实施例的流程示意图；33.图2为本发明提供的产品抽样特性曲线一实施例的示意图；34.图3为本发明提供的可靠性试验方案设计方程的求解方法一实施例的流程示意图；35.图4为本发明提供的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定装置一实施例的结构示意图；36.图5位本发明提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式37.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。38.在实施例描述之前，对相关词语进行释义：39.定时截尾试验：定时截尾试验是指在试验期间，对受试产品进行连续或短间隔监测，直至试验期结束，当试验中的实际故障数大于允许故障数则认为可靠性水平不合格，小于或等于允许故障数则认为可靠性水平合格。定时截尾试验方案的特点是试验时间固定，便于控制试验的进程，并能够对试验费用、资源等预估，可以有计划地安排和管理。鉴于上述种种优点，定时截尾试验在工程上应用广泛。谐波减速器作为一种高可靠、长寿命的精密产品，通常也通过定时截尾试验的方式来进行可靠性的验证。40.现有的谐波减速器产品的可靠性试验中，产品的寿命试验标准是基于产品故障前工作时间服从指数分布这一假设而制定的，但大量的研究和试验数据表明，采用韦伯分布作为谐波减速器产品的寿命分布模型，更加符合产品的实际工作情况，本发明将韦伯分布作为谐波减速器产品的寿命分布模型，提出了一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，使谐波减速器产品的可靠性试验方案的确定更加合理，能够真实的反映谐波减速器产品的使用情况，提高产品可靠性测试的测试效率和测试准确性。41.本发明提供了一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，包括：42.步骤s101：获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；43.步骤s102：根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件；44.步骤s103：根据所述可靠性试验的约束条件建立可靠性试验方案设计方程；45.步骤s104：基于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案。46.本实施例提供的谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，首先，获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；其次，确定可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程；最后，根据指标参数对试验方案设计方程进行求解，确定谐波减速器产品的可靠性试验方案。本实施例的方法通过谐波器产品的历史寿命试验数据，确定了可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程，使谐波器产品的可靠性试验方案的制定能够更加合理，更真实地反映谐波器产品的工作情况，提高测试效率和准确性。47.作为优选的实施例，在步骤s101中，所述谐波减速器产品的指标参数包括：可靠性试验风险参数、可靠性试验范围参数和可靠性试验验证参数。48.作为一个具体的实施例，所述可靠性试验风险参数包括生产方风险α、使用方风险β；所述可靠性试验范围参数包括使用寿命的检验下限θ1和检验上限θ0；可靠性试验验证参数包括鉴别比d。49.基于生产方和使用方相互平等的原则，各个指标参数应由生产方和使用方共同协商确定，并以合同的形式呈现出来。50.其中，α和β一般取值相同。但若受试验时间、经费、产品等限制，使用方或生产方愿意承担较大的风险，则可将α和β取不同的值。依据《gjb899a-2009》，生产方风险α和使用方风险β通常取10％、20％和30％，且两类风险尽可能接近。51.通常情况下，使用寿命的检验下限θ1应取为产品的最低可接受值，但使用寿命的检验上限θ0不取决于规定值，而应参照规定值选取。52.鉴别比d通常选择的是1.5、2.0、3.0。53.作为优选的实施例，在步骤s102中，根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件，包括：54.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，采用韦伯分布模型作为所述谐波减速器产品的寿命分布模型。55.作为优选的实施例，根据所述谐波减速器产品的历史试验数据，采用韦伯分布模型作为所述谐波减速器产品的寿命分布模型，包括：56.根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述韦伯分布模型的形状参数和尺度参数。57.作为优选的实施例，根据所述谐波减速器产品的历史试验数据，确定所述谐波减速器产品寿命试验的约束条件，还包括：58.根据所述谐波减速器产品的寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的产品故障判断条件和加速模型。59.在产品的寿命试验中，利用加速寿命试验能够在不改变产品失效机理的前提下，通过对产品加载高于正常应力水平下所获得的数据，快速模拟产品在正常使用时的失效方式，从而缩短试验周期，减少试验费用。60.作为一个具体的实施例，根据谐波减速器寿命特征与应力之间的关系选择逆幂律模型作为加速模型，基于谐波减速器寿命失效模式选择试验的失效判据为柔轮的疲劳断裂，当柔轮疲劳断裂时，判定所述被试验产品为故障产品。61.作为一个具体的实施例，逆幂律模型通常可用于描述以振动、负载、转速等物理量作为加速应力时，产品寿命特征与应力之间的数学关系，适用于机械疲劳、机械磨损、电压击穿、绝缘击穿等物理场合。逆幂律模型表示为：62.ζ＝av-cꢀꢀ(1)63.式中，ζ为谐波减速器产品的寿命特征(此处将韦伯分布作为谐波减速器产品的寿命特性)；v为应力等级；a、c为常数。64.逆幂律模型表明，产品的寿命特征和应力之间满足逆幂函数关系，将公式(1)两遍同时取对数，令a＝lna，b＝-c，即可得到线性化的逆幂律模型：65.lnζ＝a+blnvꢀꢀ(2)66.作为一个具体的实施例，根据所述谐波减速器产品的历史试验数据，通过最大似然估计法对韦伯分布模型的形状参数和尺度参数进行确定。具体过程包括：67.以加速性判定的前提不引入新的失效机理为依据确定加速应力极限、选择适当的样本数、选择定时截尾方式作为试验方式，预设受试总样本数量为n，失效样本个数为r，则截尾样本个数为n-r。68.谐波减速器失效总体累积失效函数为：[0069][0070]式中，η0为尺度参数；m为形状参数。[0071]在工作时间为(0,ti]内的失效密度函数为：[0072][0073]式中，ti为工作时间。[0074]在工作时间为(0,tj]内的可靠度函数为：[0075][0076]式中，f(tj)为工作时间为(0,tj]内的失效密度函数。[0077]由谐波减速器的失效密度函数fi(ti)以及可靠度函数rj(tj)可建立极大似然估计函数：[0078][0079]其对数似然函数为：[0080][0081]将fi(ti)，rj(tj)的表达式分别带入公式(7)中，即可得到极大似然估计函数的完整表达式：[0082][0083]其中，lnη0＝a+blnv，即：谐波器产品的尺度参数符合逆幂律模型的恒定应力加速试验模型。[0084]将谐波减速器寿命试验的历史的数据代入公式(8)中，可建立极大似然估计目标函数。由于待求解的参数较多且参数之间的关系较为复杂，因此传统的对极大似然函数求偏导的方式难以得到准确的结果。本实施例采用遗传算法对所述极大似然估计目标函数进行求解，最终得到参数a、b以及形状参数m的值，并通过逆幂律模型得到尺度参数η0的值。[0085]作为优选的实施例，在步骤s103中，根据所述寿命试验约束条件建立寿命试验方案设计方程，包括：[0086]根据所述韦伯分布模型，确定所述谐波减速器产品的累积故障分布函数和寿命预期函数；[0087]根据所述累积故障分布函数，确定所述谐波减速器产品在预设的试验时间内，以产品试验总数和允许故障的产品数量为自变量的产品接收概率函数；[0088]根据所述产品接收概率函数和所述寿命预期函数，得到所述可靠性试验方案设计方程。[0089]作为一个具体的实施例，如上述分析所述，根据韦伯分布模型，所述谐波减速器累积故障分布函数为：[0090][0091]式中，η为尺度参数；m为形状参数。[0092]其在(0,t]时间内故障的概率为：[0093][0094]从一批产品中随机抽取n个样品，对其试验到事先规定的截止时间t时，停止试验。[0095]如果在试验中，有i个样品发生故障，n-i个正常，那么产品故障概率为：[0096][0097]所以在(0,t]内，n个产品中发生故障数r小于等于允许故障数c的产品接收概率函数为：[0098][0099]根据韦伯模型的估计公式可得寿命预期θ为：[0100][0101]将代入式(12)的产品接收概率函数，得到寿命预期函数为：[0102][0103]式中，c为允许故障的产品数量；n为产品试验总数；θ为耐久寿命；m为形状参数；t为试验截止时间。[0104]根据产品的抽样特性曲线，如图2所示，图中，θ0和θ1对应的接收概率分别为1-α和β，可以得到：[0105][0106]于是定时截尾试验方案可由下列方程组联立解出：[0107][0108]进而得到所述可靠性试验方案设计方程：[0109][0110]式中，c为允许故障的产品数量；n为产品试验总数；θ为耐久寿命；m为形状参数；α为生产方风险，β为使用方风险，dm为在形状参数为m情况下的鉴别比，t为试验截止时间。[0111]从以上的分析可以看出，所述可靠性试验方案设计方程推导简便，容易实现，方便工程技术人员掌握。[0112]一个好的试验方案设计方法，能够在先进试验理论的指导下，运用最小的试验样本量或最短的试验时间，投入最少的人力，物力和财力，进行试验方案设计，并且不会影响寿命统计验证的准确度。作为优选的实施例，在步骤s104中，基于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案，包括：[0113]根据所述可靠性试验风险参数、可靠性试验范围参数和试验方案设计方程，确定所述谐波减速器产品在不同的产品试验总数下，最接近所述可靠性试验验证参数的允许故障的产品试验数量和试验截止时间。[0114]作为一个具体的实施例，如图3所示，基于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解的计算步骤流程包括：[0115]步骤s301：设定允许故障数的初始值c＝0；[0116]步骤s302：把允许故障数c和试验形状参数m、生产方风险α、使用方风险β、样本数量n代入式(17)中，计算得到实际鉴别比d'；[0117]步骤s303：如果实际鉴别比d'大于约定鉴别比d，则把允许故障的数量c的值加1，则转入步骤s302；如果实际鉴别比d'不大于约定鉴别比d，则转入步骤s304；[0118]步骤s304：停止迭代，选取实际鉴别比d'最接近约定鉴别比d时的允许故障的数量c；[0119]步骤s305：把第四步允许故障数量c和约定的使用方风险β、使用寿命检验下限θ1、样本数量n代入式(17)中，计算得到的试验截止时间t。[0120]下面用一个具体的数值实施例对上述的技术方案进行进一步说明。[0121]作为一个具体的实施例，假设α＝β＝0.2，约定的鉴别比d＝2，寿命的检验下限θ1＝6000小时，产品试验总数n＝10。[0122]根据历史寿命试验中，选用加速应力极限值和应力极限与额定转矩间的中间值两个应力水平的实际寿命试验数据，分别求解出两个应力水平下谐波减速器寿命的韦伯分布形状参数，最后取二者均值为谐波减速器韦伯分布形状参数，根据10个样本的工程实例得到韦伯分布形状参数m＝2.4369。[0123]将产品试验总数n、耐久寿命θ、形状参数m、生产方风险α、使用方风险β代入可靠性试验方案设计方程式(17)中，得到：[0124][0125]可计算得到不同允许故障数c下对应的实际鉴别比d'，结果如表1所示。[0126]表1不同允许故障数c下对应的d'[0127]c012345…d'2.24971.69841.86381.43591.38131.3449…[0128]从表中可以看出，当c＝2，d'＝1.8638最接近约定鉴别比d＝2，因此选取允许故障数为c＝2。把c＝2代入到式(17)中可计算得t＝5004.7小时。[0129]以故障数c＝2和试验时间t＝5004.7小时作为验收合格标准，抽取10个样本进行截尾时刻在5004.7h的试验，若实际故障数r≤c＝2，则认定该批产品的可靠性水平满足要求，从而接收该批产品；若实际故障数r》c＝2，则认定该批产品的可靠性水平未达到要求，则拒收该批产品。[0130]在工程实际中，通常会综合权衡经费、进度、产品的重要程度和成熟程度等要求，从可靠性试验方案中选出最优的作为实施方案。[0131]本发明还提供一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定装置，其结构框图如图4所示，所述一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定装置400，包括：[0132]数据获取模块401，用于获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；[0133]约束条件设置模块402，用于根据所述谐波减速器产品的历史寿命试验数据，确定所述谐波减速器产品可靠性试验的约束条件；[0134]试验方案设计模块403，用于根据所述可靠性试验的约束条件建立可靠性试验方案设计方程；[0135]方案确定模块404，用于所述指标参数对所述可靠性试验方案设计方程进行求解，确定所述谐波减速器产品的可靠性试验方案。[0136]如图5所示，上述的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法，本发明还相应提供了一种电子设备500，该电子设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该电子设备包括处理器501、存储器502及显示器503。[0137]存储器502在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器502在另一些实施例中也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器502还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器502用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，例如安装计算机设备的程序代码等。存储器502还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器502上存储有一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法程序504，该一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法程序504可被处理器501所执行，从而实现本发明各实施例的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法。[0138]处理器501在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit，cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器502中存储的程序代码或处理数据，例如执行一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法程序等。[0139]显示器503在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器503用于显示在计算机设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。计算机设备的部件501-503通过系统总线相互通信。[0140]本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述程序介质存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述技术方案任一所述的谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法。[0141]根据本发明上述实施例提供的计算机可读存储介质和计算设备，可以参照根据本发明实现如上所述的谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法具体描述的内容实现，并具有与如上所述的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法类似的有益效果，在此不再赘述。[0142]本发明公开的一种谐波减速器产品可靠性试验方案确定方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，首先，获取谐波减速器产品的指标参数和历史寿命试验数据；其次，确定可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程；最后，根据指标参数对试验方案设计方程进行求解，确定谐波减速器产品的可靠性试验方案。[0143]本实施例的方法通过谐波器产品的历史寿命试验数据，确定了可靠性试验的约束条件并建立可靠性试验方案的设计方程，使谐波器产品的可靠性试验方案的制定能够更加合理，更真实地反映谐波器产品的工作情况，提高测试效率和准确性，具有重要的理论和实践意义，能满足现实的应用需求。[0144]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。









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