【摘要】：弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)是可實現(xiàn)高速間歇分度運動的精密機(jī)構(gòu),由于具有分度精度高、傳動平穩(wěn)、定位精準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大等優(yōu)點,被廣泛運用于各種自動、半自動設(shè)備中。但是由于在機(jī)構(gòu)里存在著各種不確定性因素,導(dǎo)致弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的運動精度降低,為此,本文針對弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的運動精度可靠性及其概率設(shè)計展開研究,以弧面凸輪的廓面方程為基礎(chǔ),建立機(jī)構(gòu)的運動誤差模型,對弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)開展可靠性與可靠性靈敏度分析,并基于可靠性靈敏度分析,對機(jī)構(gòu)進(jìn)行概率設(shè)計。具體內(nèi)容如下:1、根據(jù)弧面凸輪的加工分析以及空間嚙合理論,對弧面凸輪的實際廓面方程進(jìn)行推導(dǎo),再采用微分法對所求廓面方程進(jìn)行全微分求得機(jī)構(gòu)的運動誤差模型及各誤差傳遞系數(shù),并以求得的誤差模型為基礎(chǔ),采用蒙特卡洛抽樣,對機(jī)構(gòu)運動誤差的概率分布情況進(jìn)行分析,結(jié)果表明,當(dāng)弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù)變量服從正態(tài)分布時,機(jī)構(gòu)運動輸出誤差也服從正態(tài)分布。2、在考慮各不確定性因素對機(jī)構(gòu)運動精度的影響下,分別采用一次二階矩方法和包絡(luò)法對機(jī)構(gòu)運動的點可靠性和區(qū)間可靠性進(jìn)行分析。通過數(shù)值實例求得機(jī)構(gòu)運動精度失效概率曲線。其中,點可靠性對應(yīng)的失效概率曲線反映了機(jī)構(gòu)在運動過程中不同時刻失效概率的變化情況,區(qū)間可靠性對應(yīng)的失效概率曲線表征機(jī)構(gòu)在不同運動區(qū)間上失效概率的變化情況。比較兩種可靠性分析方法,機(jī)構(gòu)的區(qū)間可靠性分析更能準(zhǔn)確地反映機(jī)構(gòu)在整個運動行程上實現(xiàn)期望預(yù)定規(guī)律的精度的高低,其結(jié)果更加符合實際情況。3、通過機(jī)構(gòu)的可靠性靈敏度分析,可以了解到機(jī)構(gòu)運動精度對各誤差要素的敏感程度,數(shù)值實例表明,弧面凸輪與分度盤安裝的軸交角誤差對機(jī)構(gòu)運動可靠性影響最大,因此,為了使機(jī)構(gòu)運動具有足夠的可靠性,應(yīng)加強(qiáng)對弧面凸輪與分度盤的軸交角誤差的控制。開展了基于可靠性靈敏度的穩(wěn)健設(shè)計,以可靠性靈敏度最小作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化的結(jié)果降低了機(jī)構(gòu)的運動精度可靠度對各隨機(jī)變量標(biāo)準(zhǔn)差的變化的敏感程度,同時提高了機(jī)構(gòu)的運動精度可靠度;在此優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上,基于加工成本——公差模型,建立以制造成本為目標(biāo)的公差分配優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)馗淖兓∶娣侄韧馆啓C(jī)構(gòu)各尺寸參數(shù)的公差,可降低機(jī)構(gòu)的制造成本,同時也能保證機(jī)構(gòu)具有一定的可靠度。
【圖文】：

這些不確定性加以考慮或者考慮不充分，，可能會對機(jī)構(gòu)的運動精度產(chǎn)生至直接導(dǎo)致設(shè)計的失敗。例如機(jī)器人的運動精度下降、重復(fù)精度不高以進(jìn)而導(dǎo)致控制系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)計困難、價格昂貴等消極影響；儀器儀表受作用其精度下降等等。自動機(jī)械中，間歇機(jī)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用，其能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)的連續(xù)工作變能，以滿足實際工程中需要有停歇動作的工藝，如食品的裝袋、原材料傳統(tǒng)的間歇傳動機(jī)構(gòu)如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等，這些機(jī)構(gòu)的分度精度不帶來的沖擊載荷較大，對于降噪、穩(wěn)定性方面不能有足夠的保證，其壽因此它們的使用條件被限制在了低速、輕載的場合。而弧面分度凸輪機(jī)：分度精度高、分度速度快、高速性能好、傳動平穩(wěn)、定位精準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)大、可靠性好、噪聲小、功能成本低等特點[1 - 3]，因此其被廣泛的應(yīng)用自動化生產(chǎn)線的設(shè)備上。弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)由弧面分度凸輪、從動轉(zhuǎn)盤徑向均勻分布的滾子組成，其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。

中： 表示在區(qū)間[0,e ]內(nèi)任意的1 都能使1g ( X , ) 成立。對應(yīng)的失效概率為： 0 1 1 01 1 1 0( , ) Pr ( , ) , [ , ]=Pr ( , ) ( , ) , [ , ]f e eeP gg g XX X（3.12中： 表示在區(qū)間[0,e ]內(nèi)存在1 都能使1g ( X , ) 成立。.2.2 包絡(luò)線法在區(qū)間可靠性中的應(yīng)用包絡(luò)法的核心思想是找到運動誤差函數(shù)的包絡(luò)函數(shù) G ( X )，然后將一個隨時間變可靠性分析轉(zhuǎn)化為一個與時間無關(guān)的可靠性問題。包絡(luò)線法是利用包絡(luò)函數(shù) G ( X )可靠性分析，用 G( ) 0 X 和 G( ) 0 X 分別表示失效邊界（超曲面）1g ( X, ) 1g ( X, ) ，將1g ( X, ) 看作以1 為參數(shù)的方程，當(dāng)1 在區(qū)間0[ , ]e 上變化時形成了一個超曲面族 g ( X , ) ，如圖 3.2 所示[50]。失效區(qū)域
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH132.47

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2530808