考慮運(yùn)動(dòng)副間隙的平面函數(shù)機(jī)構(gòu)概率分析與綜合.pdf

1、在機(jī)械系統(tǒng)中,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副是連接兩構(gòu)件并保持二者有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的中間環(huán)節(jié)。為了保證兩構(gòu)件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副元件間一般需采用動(dòng)配合，這就需要存在一定的運(yùn)動(dòng)副間隙。保持運(yùn)動(dòng)副存在適量間隙是確保機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的基礎(chǔ)，但運(yùn)動(dòng)副間隙的不確定性卻已成為嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能以及可靠性的重要因素。含運(yùn)動(dòng)副間隙機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的研究已經(jīng)引起越來(lái)越多的關(guān)注，雖然其研究已涉及到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)各個(gè)方面，但現(xiàn)有研究文獻(xiàn)顯示，對(duì)含運(yùn)動(dòng)副間隙隨機(jī)性的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性分析與綜

2、合體系尚未完善，需對(duì)其相關(guān)理論和方法進(jìn)行深入研究。
　　為此，本文通過(guò)考慮尺寸公差和運(yùn)動(dòng)副間隙的不確定性，來(lái)研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性分析與綜合理論和方法，主要工作體現(xiàn)在以下幾方面：
　?。?）為了驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)副間隙對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性的影響，以曲柄連桿機(jī)構(gòu)為例，綜合考慮機(jī)構(gòu)的尺寸公差和運(yùn)動(dòng)副間隙不確定性以及機(jī)構(gòu)自身誤差，構(gòu)建誤差概率模型。采用概率法對(duì)含運(yùn)動(dòng)副間隙不確定性的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度分析的難點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)副間隙變量的概率建模以及如何處理運(yùn)動(dòng)副間

3、隙變量間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性問(wèn)題。針對(duì)此難點(diǎn)，采用混合降維法（Hybrid Dimension Reduction Method，HDRM）對(duì)含運(yùn)動(dòng)副間隙不確定性的機(jī)構(gòu)瞬時(shí)可靠性進(jìn)行分析，用一次二階矩法（First Order Second Moment，F(xiàn)OSM）對(duì)考慮隨機(jī)誤差（包括尺寸公差、運(yùn)動(dòng)副間隙）的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性分析。
　?。?）機(jī)構(gòu)時(shí)變可靠度能夠提供運(yùn)動(dòng)區(qū)間上的全部可靠性信息，便于實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管理和概率壽命預(yù)測(cè)。本文提出了

4、一個(gè)有效的對(duì)函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的時(shí)變可靠性分析方法—包絡(luò)函數(shù)法。文中用混合降維法近似隨機(jī)變量的運(yùn)動(dòng)輸出和用包絡(luò)函數(shù)法估算失效概率對(duì)時(shí)間的依賴性。實(shí)例分析表明：所提出的包絡(luò)函數(shù)法是有效的。
　?。?）在對(duì)機(jī)構(gòu)可靠性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討含運(yùn)動(dòng)副間隙不確定性的機(jī)構(gòu)可靠性概率綜合，以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失效概率最小為目標(biāo)函數(shù)，并將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失效概率作為約束條件進(jìn)行概率綜合。實(shí)例分析表明：所提出的機(jī)構(gòu)概率綜合方法能夠有效降低機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失效概率，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的

5、運(yùn)行安全性。
　?。?）可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化和穩(wěn)健設(shè)計(jì)是最典型的兩種不確定性設(shè)計(jì)方法?？煽啃栽O(shè)計(jì)優(yōu)化和穩(wěn)健性設(shè)計(jì)是從不同的角度來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，在實(shí)際工程中，產(chǎn)品需要同時(shí)滿足可靠性和穩(wěn)健性的設(shè)計(jì)要求。因此，有必要在設(shè)計(jì)階段將二者結(jié)合起來(lái)以期全面提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平。本文提出可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行實(shí)例分析，驗(yàn)證可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。并在此基礎(chǔ)上提出基于成本-質(zhì)量模型的可靠性穩(wěn)健綜合模型，獲取以工程實(shí)用的全壽命周期成本最小，滿足可靠