新型FA针摆传动的可靠性研究

发布时间：2017-07-01 06:02

  本文关键词：新型FA针摆传动的可靠性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统的摆线针轮行星传动相比,FA型针摆传动减速器采用三片摆线轮,针齿采用卧枕式安装方式,这些创新性的设计,使得其性能更加优越。FA型针摆传动减速器因具有结构紧凑,外形美观,传动比范围广,可靠性高等优点,正越来越多的应用于各行各业。由于技术保密,与日本等国家相比,目前国内对该型减速器的研究尚处于初级阶段,因此针对FA型针摆传动进行可靠性研究,非常必要。 在搜集相关资料的基础上,本文建立了FA型针摆传动减速器的故障树模型。经过对故障树进行简化,确定减速器的薄弱环节,并对重要零部件的失效机理及失效模式进行了分析。 结构设计中参数的随机性是普遍存在的,而这种随机性的存在往往会导致结构响应参数的不确定性,结构的可靠性分析就是利用一定的方法量化结构响应参数的不确定性。本文在考虑载荷、结构尺寸、材料等不确定因素的基础上,针对FA型针摆传动减速器的薄弱环节——摆线轮、针齿、柱销、转臂轴承,分别对其进行力学分析,基于应力强度干涉理论,建立可靠性计算模型,基于蒙特卡罗法,利用MATLAB软件编制相关程序进行了实例计算；为进一步验证FA型针摆传动减速器的可靠性,利用Pro/E软件建立了摆线轮和针齿的三维模型并进行装配,导入ANSYS中进行力学分析并利用概率设计模块(PDS)进行可靠性分析。由于柱销结构简单,经过必要简化,在ANSYS中对其进行参数化建模,并进行可靠性分析。两种方法相互印证,确保了可靠性分析的正确性。 与传统设计方法相比较,确定可靠性优化设计的必要性,以体积最小为目标函数,以可靠性为限制条件,建立可靠性优化模型并进行实例计算。 最后,以S-N曲线及Miner疲劳损伤累积原理为依据,建立高精度型FA针摆传动的加速寿命可靠性试验方案。
【关键词】：FA针摆传动 可靠性验证 可靠性优化
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究意义10
• 1.2 新型FA针摆传动减速器简介10-13
• 1.2.1 针摆传动减速器国内外研究现状10-11
• 1.2.2 FA针摆传动的基本结构及特点11-13
• 1.3 机械可靠性的国内外研究现状及方法13-15
• 1.3.1 国内外研究现状13-14
• 1.3.2 机械可靠性研究方法14-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-16
• 第二章 FA针摆传动的故障树分析16-25
• 2.1 常见故障模式及失效机理16-18
• 2.1.1 摆线轮与针齿故障及失效机理16-17
• 2.1.2 柱销故障及失效机理17
• 2.1.3 臂轴承故障及失效机理17
• 2.1.4 FA针摆传动减速器故障总结17-18
• 2.2 FA针摆传动的故障树的建立18-24
• 2.2.1 故障树分析技术的产生背景及重要意义18
• 2.2.2 故障树分析技术的特点及应用范围18-19
• 2.2.3 故障树分析法的步骤19
• 2.2.4 故障树诊断19-24
• 本章小结24-25
• 第三章 主要零部件可靠性模型的建立与分析25-46
• 3.1 FA45-29样机基本参数25
• 3.2 蒙特卡罗法分析步骤25-26
• 3.3 摆线轮齿而接触疲劳强度可靠性分析26-32
• 3.3.1 摆线轮接触应力分析26-28
• 3.3.2 摆线轮齿面接触疲劳强度分析28-29
• 3.3.3 接触疲劳强度可靠性的蒙特卡罗仿真29-31
• 3.3.4 灵敏度分析31-32
• 3.4 针齿的可靠性分析32-33
• 3.5 柱销的可靠性模型33-39
• 3.5.1 柱销的应力计算33-35
• 3.5.2 柱销接触力的分析35-37
• 3.5.3 柱销可靠性建模及计算37-39
• 3.6 滚动轴承的可靠性模型39-45
• 3.6.1 转臂轴承的径向力分析40-42
• 3.6.2 转臂轴承的寿命计算42
• 3.6.3 任意可靠度的轴承寿命计算42-43
• 3.6.4 FA型针摆传动减速器中转臂轴承可靠性的计算43-45
• 3.7 减速器整机系统可靠度计算45
• 本章小结45-46
• 第四章 基于ANSYS/PDS可靠性分析验证46-64
• 4.1 ANSYS可靠性分析模块介绍46-48
• 4.1.1 PDS基本过程简述46-47
• 4.1.2 创建分析文件47-48
• 4.1.3 可靠性分析过程48
• 4.1.4 结果后处理48
• 4.2 摆线轮及针齿的PDS可靠性分析48-57
• 4.2.1 Pro/E中摆线轮与针齿的建模48-49
• 4.2.2 可靠性分析49-53
• 4.2.3 可靠性结果分析53-57
• 4.2.4 可靠性结果比较57
• 4.3 柱销的可靠性建模及分析57-63
• 4.3.1 ANSYS中柱销三维模型的建立57-58
• 4.3.2 工况的选择58-60
• 4.3.3 可靠性分析60-61
• 4.3.4 靠性结果分析61-63
• 4.3.5 可靠性结果对比63
• 本章小结63-64
• 第五章 FA针摆传动减速器的可靠性优化64-72
• 5.1 FA针摆传动可靠性优化的必要性64
• 5.2 可靠性优化数学模型的建立64-69
• 5.2.1 确定设计变量65
• 5.2.2 建立目标函数65
• 5.2.3 建立约束条件65-69
• 5.2.4 可靠性优化设计的数学模型69
• 5.3 FA45-29机型的可靠性优化69-71
• 5.3.1 设计参数对目标函数的影响69-70
• 5.3.2 优化结果及分析70-71
• 本章小结71-72
• 第六章 加速寿命可靠性试验方案设计72-76
• 6.1 加速寿命理论基础72-74
• 6.1.1 S-N曲线72-73
• 6.1.2 Miner疲劳损伤累计原理73-74
• 6.2 试验方案设计74-75
• 6.2.1 加载方法的确定74
• 6.2.2 失效标准的选择74
• 6.2.3 加载时间的确定74
• 6.2.4 实验步骤74-75
• 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-79
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 关天民;李力行;;针摆传动中输出机构的受力分析[J];大连铁道学院学报;1992年01期

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3 胡传峻;张东生;关天民;;FA传动摆线轮齿面接触疲劳强度可靠性分析[J];大连铁道学院学报;2006年04期

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5 陈建军,张建国,段宝岩,王小兵;大型星载天线的展开系统失效树分析[J];机械设计与研究;2005年03期

6 钱松荣;行星齿轮传动系统的可靠性优化设计[J];机械设计与制造;2004年05期

7 李艳敏,吴立言,贺朝霞,刘岚;机械可靠性分析方法评述[J];机械设计;2004年10期

8 关天民,雷蕾,施晓春;摆线针轮行星传动减速器可靠性评价体系的研究[J];机械工程学报;2001年12期

9 梁健,李风言;齿轮减速器的加速可靠性试验[J];山西矿业学院学报;1997年04期

10 李广福;圆柱齿轮减速器可靠性分析[J];石油工业技术监督;2005年06期

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