【摘要】： 連桿機(jī)構(gòu)由于本身固有的結(jié)構(gòu)原因，其輸出運(yùn)動總是存在一定的誤差，稱為結(jié)構(gòu)誤差。另外，由于加工誤差、裝配誤差、運(yùn)動副間隙、彈性變形、輸入誤差的存在也會使機(jī)構(gòu)的輸出產(chǎn)生誤差，稱為機(jī)械誤差。導(dǎo)致機(jī)械誤差的因素往往具有隨機(jī)性，因此，機(jī)構(gòu)的輸出誤差也是隨機(jī)量。 但是，在傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計中，，認(rèn)為機(jī)構(gòu)輸入、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)不存在誤差或取其誤差為確定值，這樣的分析與設(shè)計稱為確定性分析與設(shè)計。將機(jī)構(gòu)的輸入誤差和結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差作為隨機(jī)量研究機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計問題稱為穩(wěn)健性分析與設(shè)計。 目前，對機(jī)構(gòu)穩(wěn)健性分析與設(shè)計的研究尚不深入，主要工作集中在機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)參數(shù)概率誤差分析方面，對機(jī)構(gòu)動力學(xué)參數(shù)概率誤差進(jìn)行研究的文獻(xiàn)作者還尚未見到。 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)參數(shù)概率誤差研究中，目前的文獻(xiàn)僅限于考慮構(gòu)件結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差和運(yùn)動副間隙造成的運(yùn)動輸出參數(shù)的概率誤差分析。對于運(yùn)動副間隙的處理，研究中總是假設(shè)運(yùn)動副中銷軸位置在間隙空間內(nèi)均勻分布，將間隙問題作為運(yùn)動學(xué)問題處理，但是，間隙對機(jī)構(gòu)動力學(xué)特性的影響要遠(yuǎn)大于其對機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)特性的影響。目前，機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)參數(shù)概率誤差研究中也未涉及到機(jī)構(gòu)的彈性變形問題。 本文綜合考慮連桿機(jī)構(gòu)的輸入誤差、加工誤差、運(yùn)動副間隙、彈性變形，從機(jī)構(gòu)動力學(xué)角度出發(fā)，系統(tǒng)研究連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)參數(shù)的穩(wěn)健性分析和設(shè)計問題。研究內(nèi)容分主要為以下五個方面： 考慮構(gòu)件加工誤差，研究剛性連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)的概率誤差分析問題。在這部分中，作者利用隨機(jī)過程理論建立了矩陣形式的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)概率誤差分析模型，該模型避開了傳統(tǒng)誤差分析中求解誤差敏感系數(shù)時遇到的復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，成功解決了輸出參數(shù)的誤差相關(guān)性問題。 考慮構(gòu)件加工誤差和運(yùn)動副間隙，研究含間隙剛性連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)輸出參數(shù)的概率誤差分析問題。間隙對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力性能都有影響，尤其是對機(jī)構(gòu)的動力學(xué)性能影響很大，微小的間隙都會極大地改變機(jī)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。本文拋棄了銷軸位置在間隙空間內(nèi)均勻分布的假設(shè)，以含間隙連桿機(jī)構(gòu)動力學(xué)為基礎(chǔ)，首次建立了考慮加工誤差、運(yùn)動副間隙的剛性連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)輸出參數(shù)的概率誤差分析模型。 WP=6 考慮構(gòu)件加工誤差、運(yùn)動副間隙和構(gòu)件的彈性變形，研究彈性連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)輸出參數(shù)的概率誤差問題。在這部分研究中，作者首次建立了三種彈性連桿機(jī)構(gòu)概率誤差分析模型：精確分析模型、準(zhǔn)靜態(tài)分析模型、近似計算模型。這些模型為研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)的概率誤差奠定了理論基礎(chǔ)。 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)概率誤差分析的基礎(chǔ)上，本文系統(tǒng)研究了連桿機(jī)構(gòu)穩(wěn)健性綜合問題。在這一部分研究中，作者建立了以輸出精度為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)健性優(yōu)化模型和以加工成本為目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)健性優(yōu)化模型，并對穩(wěn)健性模型中的目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)進(jìn)行了專門研究。利用輸出精度模型可以對機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計，提高機(jī)構(gòu)輸出的可靠性；利用加工成本模型可以對機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差進(jìn)行優(yōu)化分配，降低機(jī)構(gòu)的總體加工成本。 最后，本文以一個實現(xiàn)軌跡的平面四桿機(jī)構(gòu)為例，用輸出精度模型對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計，并與確定性優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進(jìn)行了對比，對比結(jié)果表明：穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計能降低機(jī)構(gòu)原始誤差對輸出誤差的影響，提高機(jī)構(gòu)輸出的可靠性；用加工成本模型對結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差進(jìn)行了優(yōu)化分配，降低了機(jī)構(gòu)的總體加工成本。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TH112

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2666104