环形桁架式空间薄膜展开机构运动精度可靠性建模与分析

空间薄膜展开机构的姿态和位置精度会对薄膜索网的工作形态产生影响。文章首先构建环形桁架式空间薄膜展开机构运动精度可靠性理论模型,然后基于ADAMS建立考虑展开机构杆长误差的参数化仿真模型,并采用蒙特卡罗法对展开机构进行运动精度可靠性仿真分析,求解运动精度可靠度。结果表明,以机构展开到位时折展杆支撑点所拟合的空间圆心坐标位置误差及半径误差作为其运动精度可靠性量化评价指标是正确的。该研究可为空间薄膜展开机构的可靠性设计提供参考。

考虑杆件尺寸相关性的受电弓运动可靠性分析

为分析杆件尺寸参数的关联特性对机构运动可靠性的影响规律,提出一种基于Cholesky法则的机构运动可靠性分析方法。首先,根据机构运动学原理构建机构运动学方程;其次,结合有效长度理论,建立考虑运动副间隙的杆件有效长度模型,在此基础上,引入Archard磨损模型量化运动周期对杆件有效长度的影响,通过蒙特卡罗法获取不同运动周期下的杆件尺寸样本数据并计算样本相关系数,进而利用Cholesky法则完成不同运动周期下的杆件样本数据重构,并结合可靠性理论对机构运动可靠性进行评估;最后,以受电弓机构为例,验证了所提方法的有效性。计算分析结果表明:杆件样本数据关联性由于运动副间隙的存在而增强,并随运动副间隙的增加愈加显著;与传统分析方法相比,基于Cholesky法则的机构运动可靠性指标存在一定程度降幅,能够为实际机构可靠性评估提供更为安全的参考价值。

基于极值响应的某翻转输药机构运动精度非概率可靠性分析

翻转输药机构是弹药自动装填系统的重要组成部分,其运动精度可靠性对于确保发射药输送动作的顺利执行至关重要。现有的机构运动精度可靠性研究主要基于输入参数的概率模型,需要通过大量实验样本数据来确定参数的概率分布函数,这对于很多工程实际问题而言成本极高甚至无法实现。然而,将输入变量考虑成非概率区间模型在一定程度上可以规避上述难点,区间模型不要求输入变量,有详细的样本特征,只需要确定输入变量的不确定幅度或者界限,这相对于确定变量的概率分布较为容易。在此基础上,针对机构运动精度可靠性的评估提出了一种基于输入参数非概率区间模型的新型时变可靠性分析方法。该方法旨在机构完整运动时间区间内搜索输出响应区间域的局部极值时刻,并引入非概率可靠性指标来评估和分析局部极值时刻的瞬时运动精度可靠性,由此将时变可靠性问题转化为瞬时可靠性问题。将该方法应用于某翻转输药机构进行可靠性评估,结果表明所提出的非概率时变可靠性分析方法对机构运动精度可靠性分析具有一定指导意义。

飞机货舱门锁闩机构运动可靠性分析

飞机货舱门锁闩机构在舱门打开阶段协助提升电机进行舱门预位,磨损产生的铰链间隙会引起输出角度误差,降低锁闩机构运动可靠度。为了分析铰链磨损对于锁闩机构运动可靠度的影响,根据锁闩机构工作原理建立可靠度计算模型;建立货舱门刚柔耦合动力学模型计算铰链接触力;采用Archard磨损模型计算铰链磨损量,基于等效杆长理论将铰链磨损量转换成杆长变化量,建立参数化模型进行可靠度分析;利用孔销接触模型进行可靠度结果验证。结果表明:该可靠度分析方法能够保证计算精度,提高分析效率。

六自由度工业机器人运动可靠性分析

为评估六自由度工业机器人末端执行器在任务空间中作业的可靠性与精确性,提出了一种基于包络法的机器人运动可靠性分析策略。首先,通过运动学获得机器人系统的误差函数及可靠性模型。其次,采用包络法求解可靠性模型获得末端执行器的失效概率,并通过泰勒公式对误差函数进行线性化处理,同时,在计算过程中排除协方差矩阵中的冗余点,使其符合正定条件,提高包络线的准确性。最后,对所提方法进行了仿真分析,结果表明,包络法相对于蒙特卡洛法的误差为0.5%~19.8%,验证了该方法的有效性。

含间隙球面4R机构运动区间可靠性分析

为分析转动副间隙对球面4R机构运动精度的影响,提出一种球面机构输出角位移误差区间可靠性分析方法。分析转动副间隙对球面4R机构实际位姿的影响,基于D-H参数,将机构参数的1阶微分表示为运动副间隙造成的误差,使用环路增量法建立机构角位移输出精度分析模型。针对球面4R机构单周期运动,阐述了机构运动区间可靠性与机构角位移输出误差的数学关系;结合极值法建立球面4R机构区间可靠性分析模型,计算得到了球面4R机构运动区间可靠度;蒙特卡洛仿真结果作为评价可靠度计算的标准值,最后结合球面4R机构可靠性分析实例验证了所提分析方法的有效性。

火炮自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性与灵敏度

为高效准确地分析某自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性,并分析其尺寸参数的可靠性灵敏度,构建摆动机构运动学模型。考虑摆动机构尺寸误差以及铰接间隙的影响,利用稀疏网格数值积分方法获得运动学响应变量的前4阶统计矩,通过鞍点估计方法得到运动学响应变量的概率密度函数,获得某自动装填系统摆动机构运动精度可靠度,并以此为条件通过计算得到尺寸参数的可靠性灵敏度分析结果。研究结果表明:新方法的计算结果能够较好地吻合蒙特卡洛方法获得的结果,且所需样本点较少,验证了方法的有效性,同时计算所得的摆动机构运动精度的失效概率较小,运动精度可靠性较高;主动臂长度对运动可靠性影响较大,其余参数影响较小,为摆动机构基于可靠性的设计提供了参考。

分接开关快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析

为提高考虑运动失效参数影响的快速机构的运动精度,提出了一种基于首次穿越法的快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析方法。首先,分析了快速机构运动的失效因素,明确了零部件加工与装配等随机误差对机构运动精度的影响;接着,根据储能过程的平面机构运动方程,利用矢量环法构建了快速机构的运动误差极限状态函数,建立了时变运动可靠性分析模型;然后,联合一阶线性估计、高维高斯条件分布以及一阶高斯截断矩特性,推导了一种新的时变运动可靠性首次穿越率解析公式;最后,结合数值积分求解方法,得到了快速机构时变运动的失效概率序列与灵敏度。仿真结果表明:在保障快速机构运动精度的过程中,应重点关注机构中的拨钉定位误差及偏心凸轮尺寸公差;所提方法得到的时变运动失效概率与蒙特卡罗法的计算结果相接近,但其计算成本却仅为蒙特卡罗法的0.04%。

地铁列车内饰运动机构可靠性多目标优化设计

为提升地铁列车内饰运动机构的可靠性能,提出基于BP神经网络的机构可靠性多目标优化设计方法。首先,基于机构运动仿真平台,构建内饰运动机构参数化运动仿真模型,并对其开展试验设计;其次,根据试验设计结果,建立机构BP神经网络模型,并对模型有效性进行验证,进而依据可靠性分析原理,计算机构的可靠度指标;最后,根据多目标优化设计原理,提出相对可靠度指标目标函数构建方法,并赋予各设计变量相应约束条件,构建机构多目标可靠性优化设计模型,采用NSGA-Ⅱ算法及可靠度指标意义筛选Pareto最优解。分析结果表明:构建的BP神经网络模型能够合理体现内装运动机构内部信息传递关系;优化后机构角度可靠度指标及力可靠度指标分别提升至1.8266及2.1897,该结果可为车辆其他运动机构可靠性提升提供参照。

基于机构运动精度的可靠性虚拟实验方法研究

基于虚拟样机仿真分析软件ADAMS的虚拟仿真环境,对应用广泛的曲柄滑块机构开展基于可靠性的虚拟实验研究。首先建立机构的虚拟样机,模拟机构真实实验条件,逼真地展现真实的实验场景。实验中通过MonteCarlo计算方法和参数化建模技术,综合考虑机构的尺寸误差和运动副间隙误差对机构运动可靠性的影响。通过虚拟实验分别获取关于执行机构位移、速度、加速度误差的大样本数据,并由此得到误差的分布规律,求取误差的可靠度。最后,以VC++6.0为开发平台,开发了该虚拟实验系统,该实验系统能代替真实实验,使实验次数可以不受限制。

改进Delta并联机构运动可靠性分析

运动精度是评价机构质量的重要考核指标。以往并联机构运动精度分析中,往往不考虑输入误差的随机性,造成评价结果不准确。首先应用齐次坐标变换,推导了改进Delta并联机构的位置反解公式。基于位置反解和一阶泰勒展开,建立了包含机构尺寸误差、转动副间隙误差和驱动误差的机构位置误差计算模型。利用该误差模型,考虑各个原始输入误差的随机性,推导了机构运动可靠性数学模型,给出了评价机构运动可靠性高低的量度和计算方法。运动可靠性是机构运动精度高低的更本质的衡量指标。运动可靠性分析是机构优化设计和误差补偿的基础。

桁架式可展开天线的关节运动可靠度分析

将桁架式可展开天线的运动关节简化为单节摇杆,并对摇杆执行功能的过程进行分解,分析指出了其运动功能可靠度中包含矩的功能函数和功的功能函数这两个并联的功能函数。利用随机函数的矩法和可靠度分析中的一次二阶矩法,为天线展开过程中的各个分解步骤构建了按矩的功能函数和按功的功能函数对应的可靠度计算表达式。通过一个算例计算了天线展开机构关节运动的功能可靠度。

面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性评估

针对轨迹跟踪任务,阐述了机器人运动可靠性与末端定位精度的数学关系,分析了定位精度的影响因素,建立了面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性通用模型。引入等效极值原则,将模型求解的多维积分问题转化为一维积分问题,实现了模型的简化求解。以八自由度模块化机器人为研究对象开展仿真研究,实现了典型轨迹跟踪任务的运动可靠性定量评估;在引入相同误差的情况下,深入分析了各因素对运动可靠性的影响情况,分析结果为轨迹跟踪任务的优化控制提供了理论依据。

基于蒙特卡洛方法的滚珠丝杠副运动可靠性分析

对滚珠丝杠副的可靠性分析有利于提高机床的传动精度.用赫兹空间接触理论对滚珠丝杠副的接触变形进行分析,得到了滚珠丝杠副的接触变形量函数.在无法预先确定变形量函数分布类型的条件下,用蒙特卡洛数字仿真方法,实现了滚珠丝杠副运动可靠性分析.用MATLAB生成随机数,并对各参数进行随机抽样,得到滚珠丝杠副的运动误差和运动可靠度值,并得到丝杠各加工尺寸参数精度等级与可靠度的关系曲线.对加工工艺与尺寸误差等因素对滚珠丝杠副运动可靠性的影响作出评价.

步枪三发点射机构的运动可靠性研究

针对步枪三发点射机构的运动可靠性问题，通过分析步枪三发点射机构的主要结构及工作过程，提出了某步枪三发点射机构的运动可靠性要求。基于仿真环境制定了可靠性准则，采用蒙特卡罗法进行了随机问题的模拟，计算得到三发点射机构的运动可靠度为：0．9873。通过参数影响分析，得到卡笋簧刚度、预紧力的不同取值对运动可靠性和接触载荷的影响，分析了发生动作失效和载荷过大的主要原因，为三发点射机构的实际应用提供了参考依据，其中棘爪簧刚度的有效取值范围为4～20N·mm／（°）。

基于四阶矩估计的机器人运动可靠性分析

为了研究串联型机器人的连杆尺寸偏差和关节间隙对运动可靠性的影响,将机器人运动路径离散成一系列插补点,有效的运动路径要求每一个插补点的位置误差均在精度范围之内.以离散点的位置误差为随机变量,通过研究路径中所有离散位置点误差的极值分布,基于最大熵原理建立机器人系统的功能函数.采用四阶矩估计法,对机器人的可靠性进行计算.与传统的一阶可靠性方法、一次二阶距估计法及Monte Carlo模拟进行对比分析.结果表明,采用四阶矩估计方法能够提高计算精度,显著缩短计算时间.

3-RPS并联机器人运动可靠性仿真研究

利用ADAMS 12.0建立多体系统仿真模型:首先在ADAMS/View模块下建立参数化的虚拟样机模型。利用ADAMS软件提供的Point Motion、Measure和Spline等功能,获得机器人位姿正反解。考虑杆长误差和球副位置误差服从正态分布的情况下,利用随机抽样获得不同模型的实现,通过仿真得到机器人末端执行器的多组运动轨迹,并用文本文件记录相应的数据结果。最后由统计计算得出任意时刻的机器人运动可靠度。该方法不涉及复杂的数学推导,计算精度高,求解周期短,为设计人员提供了一定的参考,适合于工程应用。

伞状天线旋转关节运动功能的可靠性分析

针对某星载伞状天线展开机构中的旋转关节,分析指出了其运动功能可靠性中包含了两个并联的功能函数:即矩的功能函数和功的功能函数;利用随机函数的矩法和可靠性分析中的一次二阶矩法,分别对天线展开过程中的起始阶段、展开阶段和网面产生预紧力阶段,构建了按矩的功能函数和按功的功能函数对应的可靠性计算表达式;通过实例计算获得了天线展开机构运动功能的可靠性指标随展开角度的变化结果。

基于连续接触“有效长度模型”及Archard磨损的运动可靠性分析

以某装卸机械中的铰链四杆机构为例,提出了一种运动可靠性的计算方法。将原始杆长尺寸误差、铰链间隙误差及磨损量误差均视为随机变量,基于诸影响因素均服从正态分布的假设,对机构进行了运动可靠性分析数学模型及计算机编程计算。对"有效长度模型"理论进行改进,建立了连续接触的"有效长度模型"。根据Archard磨损理论,对机构进行运动及受力分析,建立新的运动副磨损模型。使用Matlab软件对实例进行编程计算,定量对比分析了上述因素对机构装卸手臂输出位移可靠度的影响程度。此方法不仅结果更加精确且更接近工程实际。

基于多层映射模型的空间机械臂运动可靠性影响因素灵敏度分析

面向空间机械臂在轨操作任务的高可靠性需求,基于运动可靠性影响因素多层映射模型开展灵敏度分析,为空间机械臂任务规划和控制决策制定提供理论依据。综合考虑空间机械臂几何参数、控制变量和柔性因素对运动可靠性的影响,建立运动可靠性影响因素的多层映射模型,实现各因素耦合关系和对运动可靠性递推关系的表征;以此为基础,融入在轨任务约束构造极限状态函数,引入非线性响应面方法实现灵敏度的快速求解,在避免传统方法中多维积分连续偏导问题的同时满足了在轨实时应用需求。通过仿真试验,实现了对各类运动可靠性因素的灵敏度求解,验证了多层映射模型的准确性和非线性响应面方法对求解运动可靠性灵敏度的有效性,并对灵敏度在任务周期内的时变性进行了探讨。