机械结构相似度评价及可靠性预计研究

在用传统的相似产品法进行可靠性预计时,所选取的相似产品与评价对象之间差异较大,会造成预计结果的偏差较大。为解决这一问题,提出了一种基于"功能—运动—动作"结构化分解的可靠性预计新方法。通过明确产品的各大运动功能建立功能层,分析完成各功能的机械部件运动建立运动层,确定实现各机械部件运动的元动作运动单元建立元动作层,建立了可靠性预计的"功能—运动—元动作运动单元"层次模型。引入区间层次分析法,确定了"功能—运动—元动作运动单元"层次模型中各子代运动单元对父代运动单元的可靠性影响权重,并构建了由子代运动单元预计父代运动单元可靠性的数学模型。确定影响评价机械结构相似度的因素,构建了区间数综合评判云模型并选取与元动作运动单元相似的参考结构,以区间数综合评价云模型得出的相似度值修正参考结构的可靠性数据来预计元动作运动单元的可靠性。将元动作运动单元的可靠性预计值代入数学模型,层层预计父代运动单元的可靠性,从而得出整个产品的可靠性水平。最后以数控转台为例进行了分析,得出了可靠性预计值,并将该方法与传统方法进行了比较。结果表明,新的可靠性预计方法具有较好的可行性和较高的准确性。     

机械产品可靠性研究的新进展——元动作可靠性理论

比较了机械产品与电子产品之间的差异,全面分析了机械产品传统可靠性分析方法存在的主要问题,给出元动作可靠性的理论依据,介绍了元动作可靠性的理论体系,讨论了元动作可靠性理论的关键技术。实践证明,采用元动作方法开展机械产品的可靠性设计与分析,方法的针对性非常强,有助于提高机械产品的可靠性。     

基于元动作理论的驱传系统数字孪生模型构建

针对面向实际工程应用的数字孪生技术,探索了基于元动作理论的机电设备驱传系统数字孪生体模型框架的构建及其关键技术。阐述了从零部件到元动作理论的历史渊源,对元动作理论的相关概念及其引入数字孪生技术的原由进行了介绍,对比了其与传统方法的不同,在此基础上从元动作的优势和特点出发,以元动作理论为底层架构,将其引入驱传系统的数字孪生技术。提出驱传系统数字孪生体的内涵并详细定义了单元级、链级、系统级孪生体3个层次,搭建了基于元动作理论的驱传系统数字孪生体的五维框架。以某型号数控转台的驱传系统为例构建了实时监控数字孪生系统实例,给出了数字孪生技术的应用框架,验证了该数字孪生模型具有一定的实际意义与工程应用价值。     

基于元动作的机电产品FTA分析方法

为解决传统故障树(fault tree analysis, FTA)分析中建树困难、过于庞大和定性分析复杂的问题,提出了一种基于元动作全故障模式与改进二元决策图的故障树分析方法。首先,根据元动作全故障模式分析方法找出关键故障模式;其次,针对关键故障模式,按照故障模式-参数-结构-原因的原则来查找基本原因,从而得到关键故障模式的故障树;再次,采用改进的二元决策图(binary decision graph, BDG)对建立的故障树进行定性分析,得到最小割集,并通过定量计算得到各底事件的相对概率重要度,找到关键的故障原因,为机电产品的设计和改进提供参考依据;最后,以三级行星齿轮减速器为例进行基于元动作的故障树分析,并与传统的故障树分析方法进行比较。最终结果验证了所述方法的适用性和有效性,提高了机电产品故障分析的通用性和分析效率。     

零件可靠性寿命评估模型及优化技术

针对影响零件寿命的变量量化评估分配问题,提出了影响因素提取的方法,定义了绝对和相对影响系数,并对影响因素进行初步筛选,再以析因试验为基础,获得影响零件寿命的关键影响变量及其正影响系数,建立了寿命评估模型;在成本和资源约束下,利用曲线拟合方法建立了成本、资源限制、变量取值与正影响系数的关联函数,结合寿命评估模型,利用单纯形方法对寿命进行优化。以O形密封环寿命分析及优化为例,验证了方法的有效性。     

基于相对熵排序的装配序列质量模糊评价方法

在界定装配序列质量内涵的基础上,利用解释结构模型建立了可全面反映装配序列总体质量的评价指标体系,并利用各影响因素间的层次结构关系来定量计算各指标属性值。然后采用基于Vague集的模糊评判获得指标权重,同时引入基于相对熵的多属性排序方法对各装配序列质量进行综合评价,从而选出最优装配序列。最后用实例验证该方法的正确性与有效性。     

多目标模糊综合评价的装配序列优选方法

为了对装配序列进行合理评价,确保装配序列优选结果的正确性,提出一种装配序列多目标模糊综合评价方法.通过调研及专家知识构建装配序列多目标评价指标体系,并定义各指标的量化方法;用模糊层次分析法评估各指标间的相对关系,以获取较准确的装配序列指标权重;根据评价指标的量化方法计算可行装配序列各指标的初始值,并结合指标相应权重使用消除和选择转换法综合评价不同装配序列的优势值和劣势值,根据优势值和劣势值排序结果,从正反两方面综合选择出最佳装配序列.以某企业机床传动系统X轴装配序列优选过程为例,验证了该方法的有效性.结果表明,可行装配序列综合评价结果合理,优选出的方案具有较好的精度和效率.装配序列多目标综合评价方法计算过程简单,实用性强且评价结果合理,可用于一般机械产品的装配序列设计过程.     

基于数字孪生的机械产品运动性能调控方法

针对复杂机械产品在生产运作过程中的运动性能难以监测和控制的问题,提出一种基于数字孪生的运动调控方法。该方法以元动作理论为基础,建立机械产品基于数字孪生的运动研究六维结构模型,并规划了数字孪生驱动的运动性能调控模式。根据元动作链的运动特性,实施基于动作层的数据监测技术,解决了传感器的选择和布置问题。利用多维仿真软件和数字孪生技术强大的虚实交互融合能力,制定了具体的建模、仿真和运动优化技术方法。最后,以某六自由度工业机器人为例验证了该方法的合理性和实用性。结果表明,数字孪生驱动的运动性能调控机制适应性好,鲁棒性强,实现了机器人运动性能的精细化管理。     

基于自由度约束的元动作单元误差传递路径识别方法

准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。