基于可靠性平均安全系数的设计方法研究

以应力-强度干涉模型为基础,分析了当应力和强度服从不同分布时,机械零件的可靠度与平均安全系数的关系,提出了一种基于平均安全系数的可靠性设计方法,设计实例验证了该方法的可行性,为提高零件设计水平,减小零件尺寸和节省制造成本提供了理论基础.     

基于D-S证据理论和模糊理论的工业机器人健康状态评估

提出一种基于D-S证据理论和模糊理论的工业机器人健康状态评估方法。建立考虑部分健康指标、运行指标及性能指标的工业机器人健康评估体系。利用模糊层次分析法处理不确定概念中的模糊性得到评估指标的隶属度,将它作为D-S证据理论的初始概率分布并修正;将修正的概率分布应用D-S融合规则融合,获得机器人健康状态评估结果;通过实例验证该健康评估方法的正确性。结果表明：该方法可为机器人的监测和故障诊断提供参考。     

Determination of interference fit value on entire roller embedded shapemeter roll

For entire roller embedded shapemeter roll, the relationship between the value of interference fit and the sensor pre-pressure, and the pressure transfer performance of shapemeter roll were analyzed by elasticity theory during the cold reversible rolling process. Considering the influence of strip temperature on the interference fit, the distributions of contact pressure of the framework＇s top surface and the sensor pre-pressure on different values of interference fit were analyzed by the finite element technology. The results show that the contact pressure of the framework＇s top surface and the sensor pre-pressure increase with the increase of the value of interference fit. When the value of interference fit is between 0.05 mm and 0.09 mm, roll body＇s inner hole surface, the framework and pressure magnetic sensitive component don＇t separate from each other, and the sensor works in the linear segment of characteristic curve, so the normal operation of shapemeter roll is guaranteed.     

齿轮故障对直齿轮副时变啮合刚度的影响研究

提出了一种基于计算机仿真的解析法,用于量化齿轮副在不同齿轮故障情况下的时变啮合刚度。齿轮故障在影响齿轮副传动的同时往往也伴随着刚度的降低,时变啮合刚度是状态监测和啮合齿轮副动态特性描述的一项重要参数,势能法是计算时变啮合刚度最常用的分析方法之一。采用势能法研究了含裂纹齿轮、断齿和齿面剥落等3种故障情况对于齿轮啮合刚度的影响。结果表明,由于齿轮故障的存在,导致了时变啮合刚度的降低,进而影响了直齿轮副的振动响应。     

双臂协作机器人运动可靠性评估

针对双臂协作机器人精度要求高、工作状态难采样的特性,基于二次四阶矩估计法提出一种双臂协作机器人可靠性分析模型,对机器人位置误差进行分析。利用极值分布原理将系统转换为串联系统,采用随机变量的各阶矩得出极限状态函数的各阶矩;通过最佳平方逼近方法确定极限状态函数的概率密度函数,从而实现单机械臂的可靠度求解,再采用体系可靠性方法对双臂协作机器人的可靠度进行求解。最后,以六自由度双臂协作机器人为例进行分析,通过与蒙特卡洛仿真比较,验证了该方法的有效性。     

整辊内嵌式板形检测辊瞬态温度场与应力场分析

 在冷轧可逆轧制的不同道次,与板形检测辊接触的带钢温度差异显著,使得检测辊的温度场和应力场不稳定。运用有限元软件ANSYS建立了板形检测辊的热力耦合模型,分析了轧制过程中板形检测辊的瞬态温度场和应力场。结果表明,轧制开始后接触带钢的热量由辊体外表面向内表面逐渐传递,传感器正上方的辊体外表面温度上升最快,并在1940s达到温度最大值135℃;骨架顶部与辊体内孔面的接触热阻使传感器的温度上升较慢,骨架顶部在 2280s达到温度最大值134℃;板形检测辊的最大应力发生在与骨架顶部接触的辊体内孔面上,其在940s达到最大值301MPa,满足材料强度的许用应力要求。通过模拟分析结果与现场实测数据对比,证明了有限元分析模型的正确性。     

氧化处理对MC尼龙/C3D复合材料摩擦磨损性能的影响

以己内酰胺单体和经氧化处理的碳纤维三维编织物(C3D)为原料,采用原位聚合方法制备了C3D增强浇铸尼龙(MC尼龙/C3D)复合材料。在磨损试验机上进行了滑动摩擦试验,采用扫描电子显微镜对磨痕和磨屑形貌进行观察和分析,研究了氧化处理对MC尼龙/C3D复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,C3D经过氧化处理后所制MC尼龙/C3D复合材料的摩擦系数明显小于C3D未经氧化处理的MC尼龙/C3D复合材料。随着载荷的增加,材料的摩擦系数增大,而磨损率减小;在较高滑动速度下,摩擦系数和磨损率均较小;从磨痕和磨屑形貌观察到,C3D经氧化处理后与基体结合好,而未经氧化处理的C3D与基体剥离,但是C3D经氧化处理的复合材料的磨损率在较高载荷下略有增大。表明,C3D的氧化处理提高了碳纤维与基体间的结合强度,同时在一定程度上提高了复合材料的摩擦学性能。     

板带轧机轧辊磨损数学模型研究

基于摩擦学原理,建立了轧件与轧辊的相对滑动模型,计算了轧件与辊面的相对滑动距离,从而建立了板带轧机工作辊磨损预报模型。结合中厚板轧机实际生产过程和磨损数据,采用遗传算法对轧辊磨损模型进行了参数的优化识别。与实测数据对比发现,计算磨损量与实测数据吻合良好,模型可以满足实际生产的需求。     

温度对整辊内嵌式板形检测辊过盈配合的影响

 在用整辊内嵌式板形检测辊检测可逆冷轧生产过程中带钢的在线板形状况时,板形检测辊的热变形影响辊体内孔面与传感器顶部间过盈配合面的接触状况,引起板形检测信号的间断消失。以整辊内嵌式板形检测辊为研究对象,应用有限元技术对冷轧可逆轧制各道次中检测辊辊体内孔面与骨架顶部过盈配合面各节点副的温度差值、径向相对位移进行模拟分析,获取温度差值对各节点副相对位移和传感器预压力的影响规律。分析结果表明,第3道次各节点副的温度差值最大,大部分节点副的径向相对位移超过配合过盈量,使得传感器预压力接近零,严重影响带钢作用在辊体表面的压力传递,容易造成板形检测信号的中断。     

预应力钢筒混凝土管端口打磨机器人的压紧力可靠性分析

预应力钢筒混凝土管（prestressed concrete cylinder pipe,PCCP）在水利工程、工业供水等领域得到广泛应用。针对现有PCCP端口打磨方法效率低、打磨质量难以保证等问题,创新设计了一种PCCP承、插口打磨机器人。首先,根据工作服役环境要求,对端口打磨机器人进行了结构设计与样机制作,并通过现场试验分析该机器人的打滑失效问题;其次,根据打磨机器人克服摩擦力环绕承、插口作周向转动的打磨过程,在进行力学分析基础上建立其压紧力模型及可靠性模型,并采用随机摄动方法分析了整个打磨过程的动态可靠度,得到该打磨机器人可靠性最低的关键部位;最后,对影响端口打磨机器人可靠性的参数进行了灵敏度分析,得出使端口打磨机器人最快趋向可靠的参数为从动轮半径。研究结果为研发具有自主知识产权的大型PCCP自动化制造装备及进行下一步可靠性优化设计奠定了基础。