多失效模式下工业机器人RV减速器可靠性分析与优化
发布时间：2023-03-27 20:54
工业机器人是现代工业进程中机电技术快速发展的产物,是一种面向多领域、融合多学科的机电一体化装置。旋转矢量减速器(Rotate Vector reducer,简称RV减速器)作为工业机器人中的核心部件,主要承担着减速和传递动力的任务,是工业机器人中不可或缺的重要部分。RV减速器的工作环境和承担的任务对它的可靠性提出了很高的要求,而运行过程中可能存在的多种失效模式使得其可靠性问题变得尤为复杂。RV减速器的可靠性直接关系到工业机器人的各项指标,影响着系统中各个装置的运行。RV减速器在多种失效模式的作用下呈现出不同的运行状态,需要根据实际工程来进行相应的可靠性研究,RV减速器的可靠性分析对工业机器人领域的发展有着极其重要的意义。RV减速器的结构较为复杂,国内外的研究取得了一定成果,但仍然有很多难点问题亟待解决,因此,对于RV减速器的结构可靠性的分析和可靠性优化问题的研究具有重要的理论意义和实际工程价值。本文针对某型号的RV减速器进行了结构分析和多种失效模式下的相关性分析;在多失效模式的作用下研究其结构可靠性,提供结构可靠性分析方法;进行可靠性优化设计,提出可行的优化设计方案。本文的主要研究内容...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 工业机器人及其可靠性研究现状
1.2.2 RV减速器及其可靠性研究现状
1.2.3 多失效模式可靠性分析研究现状
1.3 本文研究内容及结构安排
1.3.1 本文研究内容
1.3.2 本文结构安排
第二章 RV减速器的基本原理和三维建模
2.1 RV减速器的基本原理
2.1.1 RV减速器的结构组成
2.1.2 RV减速器的工作原理
2.2 RV减速器的三维建模
2.2.1 太阳轮和行星轮的三维建模
2.2.2 摆线轮的三维建模
2.2.3 其他零件的三维建模
2.3 RV减速器的虚拟装配
2.4 本章小结
第三章 RV减速器的FMECA和 FTA
3.1 RV减速器的运动传递及可靠性框图
3.1.1 RV减速器的运动传递过程
3.1.2 RV减速器的可靠性框图
3.2 RV减速器的FMECA
3.2.1 FMECA方法的基本原理
3.2.2 RV减速器的FMEA
3.2.3 RV减速器的CA
3.3 RV减速器的FTA
3.3.1 FTA中的符号及含义
3.3.2 建树与分析方法
3.3.3 RV减速器的故障树
3.3.4 RV减速器故障树的定性分析
3.3.5 RV减速器故障树的定量分析
3.4 本章小结
第四章 RV减速器的结构可靠性分析
4.1 Kriging代理模型的基本原理
4.1.1 Kriging模型的基本概念
4.1.2 Kriging模型及其预估值
4.1.3 Kriging模型中相关函数的选择
4.1.4 基于Kriging模型和Monte Carlo模拟法的主动学习可靠度算法
4.2 RV减速器的有限元分析
4.2.1 有限元分析法的基本原理
4.2.2 RV减速器模型定义材料属性
4.2.3 RV减速器模型划分网格
4.2.4 RV减速器模型设置边界条件
4.2.5 RV减速器模型瞬态动力学有限元仿真分析
4.3 多失效模式下RV减速器的结构可靠性分析
4.3.1 主要失效模式
4.3.2 可靠性建模
4.3.3 基于AK-MCS算法和ANSYS分析法的可靠性分析
4.3.4 结果分析
4.4 本章小结
第五章 RV减速器的可靠性优化设计
5.1 多失效模式下RV减速器可靠性优化模型
5.1.1 设计变量
5.1.2 目标函数
5.1.3 约束条件
5.2 基于遗传算法的RV减速器可靠性优化设计
5.2.1 遗传算法的基本原理
5.2.2 遗传算法的求解步骤
5.2.3 NSGA-Ⅱ算法的求解流程
5.2.4 RV减速器的静态可靠性优化设计
5.3 考虑强度退化的RV减速器可靠性优化设计
5.3.1 Gamma过程的基本概念
5.3.2 基于Gamma过程的RV减速器可靠性优化模型
5.3.3 RV减速器的动态可靠性优化设计
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的成果
本文编号：3772832
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 工业机器人及其可靠性研究现状
1.2.2 RV减速器及其可靠性研究现状
1.2.3 多失效模式可靠性分析研究现状
1.3 本文研究内容及结构安排
1.3.1 本文研究内容
1.3.2 本文结构安排
第二章 RV减速器的基本原理和三维建模
2.1 RV减速器的基本原理
2.1.1 RV减速器的结构组成
2.1.2 RV减速器的工作原理
2.2 RV减速器的三维建模
2.2.1 太阳轮和行星轮的三维建模
2.2.2 摆线轮的三维建模
2.2.3 其他零件的三维建模
2.3 RV减速器的虚拟装配
2.4 本章小结
第三章 RV减速器的FMECA和 FTA
3.1 RV减速器的运动传递及可靠性框图
3.1.1 RV减速器的运动传递过程
3.1.2 RV减速器的可靠性框图
3.2 RV减速器的FMECA
3.2.1 FMECA方法的基本原理
3.2.2 RV减速器的FMEA
3.2.3 RV减速器的CA
3.3 RV减速器的FTA
3.3.1 FTA中的符号及含义
3.3.2 建树与分析方法
3.3.3 RV减速器的故障树
3.3.4 RV减速器故障树的定性分析
3.3.5 RV减速器故障树的定量分析
3.4 本章小结
第四章 RV减速器的结构可靠性分析
4.1 Kriging代理模型的基本原理
4.1.1 Kriging模型的基本概念
4.1.2 Kriging模型及其预估值
4.1.3 Kriging模型中相关函数的选择
4.1.4 基于Kriging模型和Monte Carlo模拟法的主动学习可靠度算法
4.2 RV减速器的有限元分析
4.2.1 有限元分析法的基本原理
4.2.2 RV减速器模型定义材料属性
4.2.3 RV减速器模型划分网格
4.2.4 RV减速器模型设置边界条件
4.2.5 RV减速器模型瞬态动力学有限元仿真分析
4.3 多失效模式下RV减速器的结构可靠性分析
4.3.1 主要失效模式
4.3.2 可靠性建模
4.3.3 基于AK-MCS算法和ANSYS分析法的可靠性分析
4.3.4 结果分析
4.4 本章小结
第五章 RV减速器的可靠性优化设计
5.1 多失效模式下RV减速器可靠性优化模型
5.1.1 设计变量
5.1.2 目标函数
5.1.3 约束条件
5.2 基于遗传算法的RV减速器可靠性优化设计
5.2.1 遗传算法的基本原理
5.2.2 遗传算法的求解步骤
5.2.3 NSGA-Ⅱ算法的求解流程
5.2.4 RV减速器的静态可靠性优化设计
5.3 考虑强度退化的RV减速器可靠性优化设计
5.3.1 Gamma过程的基本概念
5.3.2 基于Gamma过程的RV减速器可靠性优化模型
5.3.3 RV减速器的动态可靠性优化设计
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的成果
本文编号：3772832
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