本文關(guān)鍵詞：彈性機構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析與穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：高速度、高精度、輕量化是現(xiàn)代機構(gòu)發(fā)展的必然趨勢。高速度、輕量化的要求使得機構(gòu)在工作過程中產(chǎn)生不可忽略的彈性形變,進而影響系統(tǒng)的輸出精度。本文以四桿機構(gòu)為研究對象,系統(tǒng)的開展了彈性機構(gòu)動力學(xué)分析、系統(tǒng)運動精度可靠性分析以及基于運動精度的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計。主要工作如下：1)彈性機構(gòu)動力學(xué)方程的建模與分析。采用瞬時結(jié)構(gòu)假設(shè),忽略剛性運動和彈性運動的耦合項,把系統(tǒng)真實運動看作剛性運動與彈性運動的矢量和,以兩節(jié)點八自由度梁單元為基礎(chǔ),建立了彈性機構(gòu)的動力學(xué)有限元模型,獲得了具有時變參數(shù)的系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)方程,并以彈性四桿機構(gòu)為例,求解了系統(tǒng)各個節(jié)點的彈性變形、單元的動應(yīng)力等基本信息。2)確定性彈性機構(gòu)動力學(xué)參數(shù)敏感性分析。以彈性機構(gòu)動力學(xué)有限元模型為基礎(chǔ),討論了工作轉(zhuǎn)速、桿件截面參數(shù)、材料屬性參數(shù)以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響。3)彈性機構(gòu)系統(tǒng)運動精度可靠性分析。彈性機構(gòu)系統(tǒng)運動精度可靠性分析需要考察系統(tǒng)輸出桿所有位置的影響,通過引入極值統(tǒng)計量,建立了彈性四桿機構(gòu)系統(tǒng)運動精度可靠性分析的通用模型；為了獲得輸入?yún)?shù)與系統(tǒng)響應(yīng)的顯式關(guān)系,建立了系統(tǒng)輸出角度誤差的Kriging響應(yīng)面模型,研究了具有隨機桿件截面參數(shù)和材料屬性參數(shù)的彈性機構(gòu)運動精度可靠性問題。4)彈性機構(gòu)系統(tǒng)運動精度可靠性穩(wěn)健設(shè)計。在傳統(tǒng)剛性四桿機構(gòu)運動學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)上,以桿件截面參數(shù)為設(shè)計變量,對彈性四桿機構(gòu)開展了以成本為目標(biāo)的系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計、以系統(tǒng)運動精度為目標(biāo)的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計以及同時考慮成本和系統(tǒng)運動精度的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計。通過本文研究,對系統(tǒng)彈性響應(yīng)受截面參數(shù)、材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感程度有了進一步認識；并得到了不同坎值下彈性四桿機構(gòu)的系統(tǒng)運動精度可靠度；此外,穩(wěn)健性優(yōu)化的結(jié)果可以對機構(gòu)的實際設(shè)計、制造加工等提供理論支撐與指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：精度可靠性 系統(tǒng)可靠性 穩(wěn)健設(shè)計 Kriging模型 彈性機構(gòu)動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 本文研究目的與意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 彈性連桿動力學(xué)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 Kriging代理模型研究現(xiàn)狀14
• 1.2.3 機構(gòu)可靠性研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 可靠性計算的數(shù)值方法概述15-16
• 1.2.5 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文工作18
• 1.4 本章小結(jié)18-21
• 第2章 彈性連桿機構(gòu)動力學(xué)分析21-39
• 2.1 剛性機構(gòu)運動學(xué)分析21
• 2.2 運動學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型21-25
• 2.2.1 主動構(gòu)件的運動分析21-22
• 2.2.2 RRR桿組的運動分析22-24
• 2.2.3 彈性連桿機構(gòu)動力學(xué)分析模型24-25
• 2.3 建立單元運動微分方程25-32
• 2.3.1 建立梁單元廣義坐標(biāo)25-27
• 2.3.2 運動學(xué)關(guān)系27-29
• 2.3.3 建立梁單元運動微分方程29-32
• 2.4 系統(tǒng)運動微分方程的建立32-36
• 2.4.1 系統(tǒng)廣義坐標(biāo)32-34
• 2.4.2 系統(tǒng)微分方程組集34-35
• 2.4.3 動應(yīng)力計算35-36
• 2.4.4 運動微分方程的求解36
• 2.5 本章小結(jié)36-39
• 第3章 彈性四桿機構(gòu)特性分析39-47
• 3.1 彈性四桿機構(gòu)計算實例39-41
• 3.2 參數(shù)特性研究41-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 彈性四桿機構(gòu)系統(tǒng)可靠性47-65
• 4.1 彈性四桿機構(gòu)時變可靠性47
• 4.2 彈性四桿機構(gòu)時變可靠性分析47-51
• 4.2.1 建立彈性四桿機構(gòu)系統(tǒng)可靠性模型51
• 4.3 彈性機構(gòu)系統(tǒng)運動精度可靠性分析51-61
• 4.3.1 Kriging模型的建立52-56
• 4.3.2 模型的誤差分析56-57
• 4.3.3 建立彈性四桿機構(gòu)響應(yīng)的Kriging模型57-61
• 4.4 系統(tǒng)可靠性分析61-63
• 4.4.1 可靠度計算分析61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 彈性四桿機構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計65-79
• 5.1 剛性機構(gòu)確定性設(shè)計65-68
• 5.2 彈性機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計68-70
• 5.2.1 以成本為目標(biāo)的可靠性優(yōu)化設(shè)計69-70
• 5.3 隨機彈性機構(gòu)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計70-75
• 5.3.1 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計理論70-71
• 5.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法71-72
• 5.3.3 彈性四桿機構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計72-75
• 5.4 彈性四桿機構(gòu)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第6章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79
• 6.2 展望79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85

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本文編號：844834