含间隙六杆机构的运动精度可靠性分析

以某型敞篷汽车的六杆机构为例,提出了一种运动精度可靠性的分析方法。利用闭环矢量法建立六杆机构的运动学方程,将机构中的杆长误差和运动副间隙视为随机变量,根据有效杆长理论和连续接触假设将机构中的运动副间隙转化为杆长误差,假设杆长误差服从正态分布,对六杆机构进行运动精度分析并建立运动精度可靠性模型。使用MATLAB软件对实例进行编程计算,定量地分析了六杆机构杆长误差和运动副间隙对运动精度可靠性的影响程度。通过对六杆机构的运动精度分析,为提高机构工作的稳定性和可靠性提供了依据。     

含运动副间隙平面轨迹机构的可靠性设计

针对平面轨迹机构,提出一种同时考虑尺寸公差和运动副间隙的机构可靠性设计方法。首先应用截尾降维方法处理机构运动误差函数中的运动副间隙变量,以此建立机构各输出分量的误差概率模型,并以各运动分量误差的联合概率密度函数求解机构运动的综合可靠度。在此基础上,建立以机构结构误差最小为目标和机构运动的综合可靠度为约束的机构可靠性设计模型。最后给出数值实例对所提方法的有效性进行验证。     

摆动推杆盘形凸轮机构运动精度可靠性分析

运用多种误差分析方法,从机构运动学角度,研究了摆动推杆盘形凸轮机构在考虑基本尺寸误差、运动副间隙及凸轮和滚子表面被磨损三种情况下的摆杆摆角误差的计算方法。以可靠性工程和概率论理论为基础,将各种原始误差均视为随机变量,建立了综合考虑各项误差的机构运动精度可靠性分析模型,提出了相应的摆动推杆盘形凸轮机构运动精度的可靠性分析和计算方法。     

杆长误差和运动副间隙对平面机构运动可靠性的影响分析

在考虑平面机构杆件误差和运动副间隙的基础上，建立了基于概率的平面机构运动模型，通过蒙特卡洛方法对曲柄滑块机构的运动可靠度进行分析，分析表明：在转动过程中，曲柄滑块机构的可靠性呈周期性变化；当仅考虑杆长误差的情况下，曲柄转角为(π/2,π)∪(π,3π/2)范围内出现最高失效概率；当仅考虑运动副间隙的情况下，曲柄转角为π/2和3π/2时失效概率最高；杆件误差和运动副间隙的共同作用将会导致机构可靠性快速降低。     

盘形凸轮机构运动可靠性模型的研究

以可靠性工程和机构概率设计等理论为基础,从运动学角度,建立了凸轮机构包含基本尺寸误差、初始廓线误差和磨损产生的轮廓误差的运动可靠性数学模型,目的是在机构设计阶段就能够定量分析高副机构动态质量。     

高速经编机槽针机构运动精度可靠性分析计算

针对国产高速经编机与国外设备相比运动精度、稳定性和可靠性较差等亟待提高的难题,考虑基本尺寸误差和运动副间隙误差两种因素,建立高速经编机槽针机构运动精度可靠度求解的精确解析方程式。以极坐标系代替x-y坐标系来表示销轴中心在间隙圆内位置,导出销轴中心在运动副间隙圆中的分布函数,计算三种不同类型杆的有效杆长。使用MATLAB软件进行可靠度计算,定量分析了杆长误差和运动副间隙对槽针机构运动精度可靠性的影响程度,为提高槽针机构的运动精度可靠性提供了依据。     

考虑运动副间隙的平面函数机构概率综合

运动副间隙是机构系统中最重要的一类不确定性因素,它对机构的运动精度、可靠性以及动力学性能有着重要影响,为此提出一种概率综合方法对含运动副间隙的机构进行运动学设计。首先应用截尾混合降维法对运动副间隙变量的统计相关性进行处理,以此为基础建立含运动副间隙的机构运动误差的概率模型并导出机构运动精度可靠性分析模型。然后在机构确定性综合模型中引入可靠性约束,并以机构运动失效概率最小为目标函数建立机构不确定性综合的数学模型。最后以平面四杆函数机构为例验证方法的有效性。     

基于ISCA的盘形凸轮机构运动可靠性优化设计

为分析基本尺寸误差、运动副间隙对盘形凸轮机构运动精度的影响,建立了考虑两种误差的摆动推杆盘形凸轮机构运动可靠性、可靠性灵敏度数学模型.为使机构运动可靠性最大化,利用改进的正弦余弦算法(Improved Sine Cosine Algorithm,ISCA)对某摆动推杆盘形凸轮机构进行参数组合优化设计,得到机构最优参数组...     

码垛机器人运动精度可靠性及其灵敏度分析

运动精度是评价机构质量的重要考核指标.针对码垛机器人四杆机构,运用矩阵法建立了机构输入,输出关系的运动精度分析模型.在考虑了基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,运用二阶矩和摄动法给出了码垛机器人四杆机构运动精度可靠性的设计方法,并结合算例求出了不同间隙误差情况下机构位置精度的可靠性指标,并计算出其可靠度.结合可靠性的分析结果,运用可靠性灵敏度技术在算例中给出了码垛机器人四杆机构各随机参数可靠性灵敏度的变化规律.     

爬楼轮椅座椅姿态调节机构的可靠度及灵敏度分析

爬楼轮椅座椅姿态调节机构为一新型两自由度交叉四连杆机构,其运动精度直接影响着爬楼轮椅运动的稳定性。针对座椅姿态调节的交叉四杆机构,利用矩阵的方法建立了机构输入、输出关系的运动精度分析模型,进而建立了机构运动精度的可靠度及灵敏度数学模型。在基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,求解出了三种运动副间隙误差情况下机构运动精度的可靠度。同时,也求解出了在不考虑运动副间隙误差情况下机构中各基本参数的可靠性灵敏度,最后利用Matlab进行仿真发现机构保持了较高的可靠度及适当增加杆长可改善机构的灵敏度。     

基于运动精度可靠性的平面四杆机构优化设计

以具有杆长尺寸和铰链间隙误差的平面四杆机构为对象 ,运用微小位移线性迭加原理 ,对机构的输出运动误差进行了可靠性分析 ;建立了以杆长误差和铰链间隙的均方差为设计变量 ,满足运动精度可靠度和设计变量上下限要求为约束条件 ,使机构制造加工费用极小化为目标函数的优化设计数学模型 ;利用外点法和 Powell方向加速法求解 ,获得了令人满意的设计结果     

曲柄滑块机构运动误差及运动可靠性分析

根据机构精确度理论和运动可靠性的概念,给出典型平面机构的运动误差及运动可靠性的分析方法,该方法将运动误差与设计公差进行比较,计算出机构在动态过程中的运动可靠度,从而为机构的动态质量分析提供了一条新的途径。     

一种机构运动可靠性的研究方法

利用机械系统动力学分析软件—ADAMS作为机构运动可靠性分析平台，进行机构的变参数设计，从而建立机构运动可靠性的仿真模型进行仿真分析，并应用蒙特卡洛法进行计算，在整个求解过程中，不需根据机构运动建立、求解复杂的解析数学方程，是机构运动可靠性分析计算的一种行之有效的方法。以曲柄滑块机构为例，研究考虑几何尺寸误差和运动副间隙误差对机构运动可靠性的综合影响。与传统方法相比较，使用该方法所得结果更加精确，而且适用于复杂机构，便于工程实际应用。     

一种铆接机械手的运动精度可靠性分析

介绍了一种六自由度工业机器人的运动精度可靠性分析方法。通过分析一种铆接机械手的结构,基于D-H坐标法,建立运动数学模型,并考虑加工和装配过程中尺寸误差和间隙误差的随机性,将结构参数和运动变量误差视为随机变量,建立运动误差模型,结合机构运动学和可靠性理论,构建机械手运动精度可靠性模型。通过算例,验证了该方法的可行性,为该类型工业机器人的可靠性设计和结构优化提供了一定的理论参考。     

An accuracy design approach for a multi-axis NC machine tool based on reliability theory

Accuracy design constitutes an important role in machine tool designing. It is used to determine the permissible level of each error parameter of a machine tool, so that any criterion can be optimized. Geometric, thermal-induced, and cutting force-induced errors are responsible for a large number of comprehensive errors of a machine tool. These errors not only influence the machining accuracy but are also of great importance for accuracy design to be performed. The aim of this paper is the proposal of a general approach that simultaneously considered geometric, thermal-induced, and cutting force-induced errors, in order for machine tool errors to be allocated. By homogeneous transformation matrix (HTM) application, a comprehensive error model was developed for the machining accuracy of a machine tool to be acquired. In addition, a generalized radial basis function (RBF) neural network modeling method was used in order for a thermal and cutting force-induced error model to be established. Based on the comprehensive error model, the importance sampling method was applied for the reliability and sensitivity analysis of the machine tool to be conducted, and two mathematical models were presented. The first model predicted the reliability of the machine tool, whereas the second was used to identify and optimize the error parameters with larger effect on the reliability. The permissible level of each geometric error parameter can therefore be determined, whereas the reliability met the design requirement and the cost of this machining was optimized. An experiment was conducted on a five-axis machine tool, and the results confirmed the proposed approach being able to display the accuracy design of the machine tool.     

An emotional learning-based fuzzy inference system for improvement of system reliability evaluation in redundancy allocation problem

A major challenge in reliability based optimal design problems is the evaluation of system reliability given a system design. Reliability evaluator is a tool, a model, or a system that analyses the reliability of a system given a specified system design. Reliability evaluator usually is embedded in reliability optimization model and it can be seen as a computational engine that can provide optimization model with the value of its objective function. Enhancing performance of the reliability evaluator in optimization models is important as the overall performance of optimization model is significantly affected by its embedded reliability evaluator. The purpose of this paper is to present an approach to improve the accuracy and generalization ability of evaluating system reliability in redundancy allocation problem. The main idea is to employ emotional learning-based fuzzy inference system (ELFIS) to improve performance of reliability evaluator. A series–parallel case reliability–redundancy allocation is considered and the proposed ELFIS is validated by comparison of its results with those of multi-layer perceptron neural network and adaptive network-based fuzzy inference system. Normalized mean squared error and mean absolute percentage error show that ELFIS can bring better accuracy in evaluating the system reliability for those reliability-based optimal designs.     

机构运动精度可靠性分析方法的研究

通过直接对机构独立运动方程组全微分，建立了以矩阵运算形式表达的机构运动（包括位移、速度和加速度）精度概率分析的一般模型。在概率分析的基础上，引入机构运动精度可靠性的概念，将机构运动精度可靠性定义为机构输出误差落在最大允许误差范围内的概率。提出了机构运动精度可靠性分析的随机过程方法和随机变量方法     

考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3 000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。     

取件机械臂定位精度的可靠性优化研究

针对取件机械臂存在的绝对定位精度低、成本高等问题,采用基于定位精度可靠度的评价方法对机械臂进行了可靠性优化设计。使用多体系统理论建立了机械臂的静态误差模型,基于蒙特卡罗法对其定位精度进行了分析,并得出了机械臂末端总的误差敏感度。采用响应面法建立了机械臂动态误差的近似模型,并得出了其输出量表达式,考虑工程实际中动态误差与静态误差的耦合,将动态误差等效为机械臂的末端形变,建立了动静态耦合误差模型。以定位精度可靠度为约束,成本与体积最小为目标,静态误差源与结构参数为设计变量,建立了定位精度的优化模型,利用NCGA-II算法结合蒙特卡罗法对设计变量进行了优化设计。研究结果表明,优化使定位精度可靠度满足实际要求,成本与体积分别降低了15%与7.6%,为机械臂的设计制造提供了依据。