平面轨迹机构的可靠性稳健设计

发布时间：2017-05-13 11:06

  本文关键词：平面轨迹机构的可靠性稳健设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机构作为现代机械系统的特征骨架和执行器，其运动与动力性能对机械系统的品质、功能起着决定性作用。随着科学技术的发展，机械装备向着高精度、高效率、高可靠性和长寿命的目标迈进，从而对作为骨架系统的机构提出了更高的要求。高运动学及动力学品质（如高运动精度、高运动可靠性以及运动稳定性等等）已成为现代机构设计追求的目标。然而，如何有效处理机构系统内外部固存的不确定性是高品质机构设计所面临的挑战性问题。目前，将不确定性工程设计理论与方法引入真实机构系统的设计已是现代机构学研究的重要课题。 轨迹机构用于再现预定（或期望）运动轨迹，在工程领域具有广泛的应用。为此，本文针对轨迹机构的运动精度可靠性及稳健设计问题展开研究，提出了一种轨迹机构运动不确定性的建模方法及对应的可靠性分析算法，并开展了机构运动可靠性灵敏度研究。以此为基础，，提出了基于机构运动可靠性灵敏度的机构稳健设计方法。论文的具体内容如下： 1.为了表征和分析轨迹机构在某时刻的运动综合可靠度，提出了基于圆形区域的轨迹机构的误差分析模型。基于机构运动学分析，建立了机构的运动误差概率模型，并导出了轨迹机构的可靠性分析模型。 2.针对轨迹机构的可靠性分析模型的强非线性，提出采用一阶可靠性算法（FORM）对可靠性模型求解。一阶可靠性算法（FORM）算法精度取决于最大可能点（Most ProbablePoint，MPP）求解精度。为此，提出采用遗传算法（GA）与序列二次规划（SQP）结合的混合优化算法来实现对MPP点的求解。数值实例表明该混合优化算法具有足够的精度。 3.基于轨迹机构的可靠性分析模型，推导了轨迹机构可靠性灵敏度分析模型。应用该模型对平面四杆轨迹机构可靠性灵敏度进行了分析。实例分析为平面四杆轨迹机构的稳健设计提供了基础数据。 4.以机构可靠性灵敏度分析，提出基于机构可靠性灵敏度的机构稳健综合模型。综合模型以各机构尺寸变量对机构运动可靠度灵敏度最小为目标函数，以机构运动可靠度、机构运动与动力性能等为设计约束。数值实例验证了所提方法的有效性和适用性。
【关键词】：平面连杆机构 轨迹机构 运动可靠度 稳健设计
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 论文选题背景与意义9-10
• 1.2 可靠性的发展概况10-11
• 1.3 机械运动精度可靠性发展概况11-12
• 1.4 稳健性优化设计概况12-14
• 1.5 本文工作14-16
• 2 轨迹机构的运动可靠性分析16-33
• 2.1 平面轨迹机构运动分析16-18
• 2.2 机构运动可靠性模型18-20
• 2.3 运动可靠性分析算法20-26
• 2.3.1 可靠性分析的基本方法20-21
• 2.3.2 一阶可靠性算法基本原理21-26
• 2.4 MPP 点求解算法与流程26-30
• 2.5 算例分析30-32
• 本章小结32-33
• 3 机构运动精度可靠性灵敏度分析33-43
• 3.1 概述33
• 3.2 可靠性灵敏度模型33-35
• 3.3 实例分析35-42
• 本章小结42-43
• 4 基于可靠性灵敏度的机构稳健综合43-57
• 4.1 概述43
• 4.2 平面轨迹机构综合方法43-46
• 4.2.1 轨迹机构的解析综合43-45
• 4.2.2 轨迹机构的优化综合45-46
• 4.3 基于可靠性灵敏度的机构稳健综合46-49
• 4.4 实例分析49-56
• 本章小结56-57
• 结论与展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

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本文编号：362383