工業(yè)機(jī)器人作為高端制造裝備的重要組成部分,廣泛應(yīng)用于汽車裝配制造、電子電器和食品加工等行業(yè)。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人普遍存在平均故障間隔時間(Mean Time Between Failure,MTBF)短、死機(jī)、精度保持性不好等問題。諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵零部件之一,通過與伺服電機(jī)聯(lián)接,起到減速增扭的作用,并直接承受復(fù)雜工況下的扭矩載荷,其可靠性直接影響著工業(yè)機(jī)器人的性能與安全。因此,對工業(yè)機(jī)器人諧波減速器開展可靠性研究有著十分重要的意義。目前,關(guān)于諧波減速器可靠性的研究多是針對單一失效模式的靜態(tài)可靠性分析,沒有考慮多失效模式相關(guān)下的系統(tǒng)可靠性及可靠度隨時間變化的問題。因此,有必要開展工業(yè)機(jī)器人諧波減速器在多失效模式相關(guān)下的時變可靠性研究,從而科學(xué)地評估其可靠性,為優(yōu)化設(shè)計指明方向。針對上述不足,本文以工業(yè)機(jī)器人常用的短筒諧波減速器為研究對象,主要開展了以下研究工作:(1)應(yīng)用失效模式、影響及危害性分析(Failure Mode,Effects and Criticality Analysis,FMECA)方法,對工業(yè)機(jī)器人諧波減速器的失效模式進(jìn)行分析,通過風(fēng)險優(yōu)先數(shù)(Risk Priority Number,RPN)確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和主要失效模式。并基于失效物理分析,建立主要失效模式的功能函數(shù)。(2)基于Vine Copula函數(shù)開展多失效模式相關(guān)下的靜態(tài)可靠性分析方法研究,將多失效模式相關(guān)下的靜態(tài)可靠性問題轉(zhuǎn)化為單失效模式下的靜態(tài)可靠性和失效模式之間關(guān)聯(lián)性的求解問題。確定了工業(yè)機(jī)器人諧波減速器各功能函數(shù)中隨機(jī)變量的分布類型和參數(shù),采用Copula函數(shù)刻畫失效模式間的相關(guān)關(guān)系。通過與蒙特卡洛仿真(Monte Carlo Simulation,MCS)結(jié)果對比,驗(yàn)證了該方法的有效性和考慮多失效模式相關(guān)的必要性。(3)在多失效模式相關(guān)下的靜態(tài)可靠性分析方法的基礎(chǔ)上,提出了一種用于多失效模式相關(guān)下時變可靠性的分析方法,將多失效模式相關(guān)下的時變可靠性問題轉(zhuǎn)化為單失效模式下的時變可靠性和失效模式之間的時變相關(guān)關(guān)系的求解問題�？紤]工業(yè)機(jī)器人諧波減速器中載荷的時變特征和材料性能的退化特征,建立了各主要失效模式的時變功能函數(shù),采用時變Copula函數(shù)描述了失效模式間的時變相關(guān)關(guān)系。通過與MCS結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該方法的有效性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TB114.3;TP242.2
【部分圖文】：

第一章緒論1第一章緒論1.1研究背景與意義工業(yè)機(jī)器人融合了機(jī)構(gòu)學(xué)、仿生學(xué)、計算機(jī)、信息傳感技術(shù)、控制論和人工智能等學(xué)科，在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域具有十分重要的地位，代表著一個國家的工業(yè)自動化水平[1]。工業(yè)機(jī)器人又稱為多關(guān)節(jié)機(jī)械手，按應(yīng)用途徑可分為焊接機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人和裝配機(jī)器人等，廣泛應(yīng)用于汽車裝配制造、電子電器和食品加工等行業(yè)，如圖1-1所示。作為高端制造裝備的重要組成部分，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展不可或缺的支撐技術(shù)，能夠顯著改善由于人口結(jié)構(gòu)變化造成的勞動力短缺與制造業(yè)用人成本逐漸上升的問題，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效益、降低成本，增強(qiáng)核心競爭力。圖1-1工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域近年來，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速增長期，已經(jīng)連續(xù)七年成為全球第一大消費(fèi)市場，圖1-2列出了2017-2019年中國工業(yè)機(jī)器人的市場規(guī)模，并對后續(xù)三年的情況進(jìn)行了預(yù)測，可見國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場的巨大發(fā)展空間。國內(nèi)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展始于20世紀(jì)70年代初，但由于當(dāng)時國內(nèi)制造業(yè)技術(shù)比較落后，加上我國人口紅利優(yōu)勢較為明顯，因此發(fā)展速度不快。到了20世紀(jì)80年代中期，我國開始改革開放，國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)受到重視并得到了迅速發(fā)展。隨后，在第七個五年計劃中，機(jī)器人被列為國家重點(diǎn)科研項目�！�863”計劃啟動時，智能機(jī)器人的主題被確立。最近，機(jī)器人又被列為了“中國制造2025”的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域[2]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國工業(yè)機(jī)器人取得了一定的進(jìn)步，在某些技術(shù)上有所發(fā)展。但目前還缺乏技術(shù)上的整體突破，特別是在制造工藝和整套設(shè)備方面，缺乏高精密減速器、伺服電機(jī)、控制器等關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)[3]，導(dǎo)致國產(chǎn)工業(yè)機(jī)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2868726