RV减速器可靠性分析与优化.pdf

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摘 要 摘 要 RV 减速器具有传动比大、寿命长、结构紧凑、传动精度与可靠性高等优点, 被广泛运用于工业机器人领域。近些年来,国内对RV 减速器的研究投入了大量的 精力,在其接触特性、传动精度、动态特性等方面取得了一些成果。但是,国产RV 减速器在使用寿命及精度保持性等指标上还远不及国外同类产品,而这些指标与 产品的可靠性密切相关。因此对RV 减速器在服役期内的可靠性开展研究,并在此 基础上形成RV 减速器可靠性优化设计方法,对RV 减速器的研发具有重要的理论 指导意义以及工程实用价值。 本文结合应力—强度干涉理论和剩余强度退化理论,考虑强度的模糊性,对 RV 减速器中薄弱零部件主要失效模式下的可靠性进行分析;考虑零部件间的失效 相关性,推导耦合两级传动子部件可靠度的Copula 函数,建立RV 减速器整机的 可靠性分析模型;以整机的可靠性为目标函数,零部件可靠性为约束条件,提出一 种RV 减速器可靠性优化设计方法。论文的主要研究内容如下: 1.介绍RV 减速器的传动原理和基本结构特点,分析其主要承载部件的力学 特性。 2 .将齿轮的接触和弯曲应力视为随机变量,考虑强度的模糊性和时变性,以 应力—强度干涉理论为基础建立RV 减速器中主要承载子部件可靠性分析模型;基 于模型所求的子部件可靠度,结合Copula 相关性理论,建立考虑失效相关性的RV 减速器整机可靠性分析模型。 3 .根据RV 减速器的可靠性分析模型,对RV 减速器的零部件可靠性、系统 可靠性、设计参数的灵敏度等展开研究,深入讨论分析强度退化和失效相关性对可 靠性的影响规律;基于加速退化试验数据对RV 减速器进行可靠性评估,与理论分 析结果中系统可靠性衰减趋势进行对比,验证模型的正确性。 4 .以整机的可靠度最大以及体积最小为目标,建立RV 减速器的多目标可靠 性优化设计模型;利用遗传算法结合MATLAB 数值计算软件对该多目标优化问题 进行求解并编写软件;将优化结果与常规体积单目标优化方法进行对比,验证本文 提出的RV 减速器可靠性优化设计方法优化效果的显著性。 关键词:RV 减速器;可靠性分析;可靠性优化设计;失效相关性;强度退化 I 英文摘要 ABSTRACT RV reducer has many advantages ,such as large transmission ratio, long life, compact structure, high transmission accuracy and reliability, is widely used in the field of industrial robots. In recent years, china has invest a lot of energy into researching on the RV reducer, and some achievements have been made in its contact characteristics, transmission accuracy, dynamic characteristics and other aspects. However, there are a lot of indicators in domestic RV reducer such as service life and stability of accuracy, which is far less than similar foreign products. These indicators are closely related to the reliability of the product. Therefore, the research on the reliability of RV reducer in service period, and coming up

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