在大型航天设备性能大幅提升的同时,其机械系统的复杂程度也在相应提升。为了提高系统的可靠性,降低系统的失效概率,混联系统在设计阶段得到了大量应用,其主要目的在于增加系统的冗余程度。随着系统复杂程度的增加,故障出现的概率也大大提升,鉴于航天设备无法维修或极高的维修成本,对其可靠性的研究就显得尤为重要。然而经典的可靠性理论仍有一定的局限性,为此需要进一步完善可靠性理论,使之能够更加符合工程实际。实际机械系统的可靠性工程中,各零部件的失效模式之间往往存在大量复杂的非线性相关性,表现为不同的故障模式、故障机理和故障行为的耦合。针对这一问题,本文以某型号太空望远镜的开闭轴系为研究对象,在开展可靠性设计时,考虑各零部件间的非线性耦合关系,利用新的可靠性算法,提高机械系统可靠性分析的准确度,使得系统的可靠性分析能够更加接近其真实的可靠性水平。论文对开闭轴系的可靠性研究内容如下:⑴以望远镜的开闭轴系为研究对象,开展FMECA分析与FTA分析,同时运用危害性矩阵定性分析,利用风险优先系数(RPN)进行定量分析,两种分析方法相结合,明确系统的薄弱环节与故障模式。⑵将Copula函数的相关理论引入机械系统可靠性分析中,建立出串联系统、并联系统、混联系统的可靠性计算模型,引入R-Vine Copula结构来分解高维Copula函数,将其分解为n个Pair Copula函数与条件Copula函数的乘积,通过非参数核密度估计(KDE),明确动态系统中Copula函数的时变参数的取值。对空间大尺寸开合机构进行可靠性计算,利用Monte Carrlo模拟法得出可靠性数据,对比独立算法和最薄弱环节理论,利用机械系统可靠性的边界理论证明了动态R藤算法的准确性。⑶结合马尔柯夫链相关理论,将可靠度推广至可利用度层面,构建出多失效相关的可修复系统的可利用度模型,通过状态转移图与转移矩阵描述系统各状态之间的关系。以动态R-Vine Copula模型为基础,延展至时变马尔柯夫过程,建立串联系统、并联系统和混联系统的时变马尔柯夫模型,进而分析开闭轴系的可利用度。⑷针对转轴部件的疲劳寿命评估问题,通过ANSYS开展静力学仿真,将仿真结果导入ncode-Design Life寿命仿真软件中,进一步开展联合仿真,利用雨流计数法(RF)统计随机载荷(白噪声),基于Miner累积损伤理论开展应力疲劳(SN)分析。