第7章机构运动可靠性分析ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第第7章章 机构运动可靠性分析机构运动可靠性分析 7.1概述 7.2机构运动可靠性基本模型及计算方法 7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型 7.4盘形凸轮机构运动可靠性模型 7.5机构运动可靠性模糊综合评价我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述 研究机构运动可靠性的意义研究机构运动可靠性的意义 目前,人们对于机构运动可靠性的研究刚刚开始 开展机构可靠性研
2、究必须综合地运用机构运动学,机构动力学,机构精度学,摩擦磨损原理及可靠性工程等学科的最新成果。因此,机构可靠性的研究是机构学研究的新领域,也是可靠性技术在机械工程中应用的新课题 运动可靠度是衡量各种系统质量好坏的重要指标 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述 在以往的可靠性研究中较重视其强度或寿命可靠性,而对运动可靠性研究得较少。这样,运动可靠性问题就显得特别突出。例如,在齿轮机构中,各齿轮之间传递的速度并不是理想值,而是在一定范围内以一定的分布规律出现的随机变量。因此,需要给出一
3、个指标,确定速度的允许范围,统计速度变化不超过这个范围的概率,来衡量该机构传动质量的好坏。在柔性制造生产线上,若各运动部件之间不能相互协调地工作,或各部件不能及时地在规定的时间内完成自身的功能,将会使整个生产线无法运行。因此,研究运动可靠性具有非常现实的意义 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述 例如,飞机起落架不能按要求完成其收放功能的事故;卫星通讯设备的可收放天线不能按要求完成其收放功能的事故;军用及民用各种阀门的控制功能失效事故等导致了对机构运动功能可靠性的研究,前苏联对此作
4、了不少研究。再如美国C5A大型军用运输机前缘襟翼的卡住事故,以及各种阀门的卡滞故障,促使了人们对机构防卡可靠性的研究。起落架意外开锁放下事故以及波音747客机飞行中仓门自动打开的事故,促使了人们对锁系统可靠性的研究 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述 机构可靠性的分类机构可靠性的分类 实际机构的运动规律是由构成机构的各构件的几何形状和尺寸,质量,材料性能及作用在机构上的驱动力和工作阻力等因素决定的。对同一类机构,由于制造中质量误差,使用时工作阻力,动力源及维护保养等差异存在,它们
5、的运动参数不尽相同;就是对同一个机构,随着使用地点,环境及使用时间的变化也是一个变量。所以,在上述影响因素为随机变量的情况下,机构运动规律的输出参数也是一个多元随机变量 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述 一类是机构运动精确度可靠性,它是在给定机构主动件运动规律的条件下,研究机构中指定构件上某一点的位移、速度和加速度,在各种影响因素等随机变量作用下,达到规定值,或落在规定范围内的概率 另一类是计及动力源工作特性的可靠性,计及负载、惯性、阻尼特性等随机因素,研究机构瞬态运动特性输出
6、参数达到规定值,或在规定区间的可靠性问题 本章主要研究第一类可靠性问题 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述机构可靠度的计算方法机构可靠度的计算方法 机构可靠性分析的主要任务是建立机构性能输出参数与影响机构性能输出参数变化的主要随机变量间函数或相关关系的数学模型 根据机构运动学可靠性的定义,对于一个给定机构,它的位置误差表达式为 iniixxDS1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物
7、7.1概述概述机构从动件的位置误差S是各原始误差ix引起的局部误差ixD是各元件的原始误差传递到从动件时的传递之和,而系数,又称为误差传递比机构位置误差是相互独立的各原始误差的线性函数。由概率分布组合大数定律知,尽管各原始误差的分布规律不同,但它们综合作用的结果仍服从正态分布 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.1概述概述求出机构位置误差的均值和方差2可靠度定义,即机构运动输出误差落在最大允许误差范围内的概率为后,根据机构运动精度)( mmSPR)()()()()( mmmmmmSPSPSP
8、R基本假设 1)机构具有足够的刚度和配合精度 2)各运动尺寸的加工误差均为服从正态分布的随机变量 3)机构输出构件位置偏差S为服从正态分布的随机变量 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.2机构运动可靠性基本模型及计算方法机构运动可靠性基本模型及计算方法 机构运动可靠性的定义及影响因素机构运动可靠性的定义及影响因素 定义:定义:机构在规定的使用条件下,在规定的使用期内,精确、精确、及时、协调及时、协调地完成规定机械动作(运动)的能力。这种能力用概率来度量时,即为可靠度 主要影响因素: (1)机
9、构的工作原理 (2)机构动力源变化 (3)机构运动构件的质量,转动惯量的变化 (4)机构在载荷,环境应力作用下抗磨损,抗变形能力变化 (5)尺寸精度,形状位置精度及装配调整质量对运动的影响 (6)机构中运动副间隙、摩擦、润滑条件变化 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.2机构运动可靠性基本模型及计算方法机构运动可靠性基本模型及计算方法机构可靠性指标机构可靠性指标 可靠度R 机构的功能可靠度 R= P (Y下Y(t)0 假设Y与均为正态分布,即 2)(2121uuxuey200)(21021y
10、e我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.2机构运动可靠性基本模型及计算方法机构运动可靠性基本模型及计算方法则有 2)(2121)(zzzzezf可靠度R为 )(d21d)()0(00)(212zezzfZPRzzzz2200uuzz我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型 基本概念基本概念 机构运动误差是指实际机构运动与理想机构运动所产生的差
11、异 机构运动误差按产生来源的不同分为设计误差,原始误差和运行误差 理想状态下机构运动关系式理想状态下机构运动关系式 O A B Y Z r l 图 7-1 对心曲柄滑块机构 曲柄为主动件,输入转角滑块是从动件,输出位移为Y,速度为V,加速度为W,则有 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型22222sincossin1coscoscosrlrlrlrlrYtrlrrtrlrtrYtYVdd)sincos1 (sin ddsincossind
12、dsindd2222222t dd其中: 则有 )sincos1 (sin222rlrrV我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型trlrtrrlrtrYtVW dd)sincos(sin)sincos1 ( ddcos dd22222 22 ddt若将 代入,则化简后为 sincossinsin)sin()(sinsincoscos222222322222222222rlrrrlrlrrlrrW以上三式为对心曲柄滑块机构输出位移Y,速度V,
13、加速度W与输入转角,角速度,角加速度之间的关系 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型考虑横向分布原始误差时可靠性计算模型考虑横向分布原始误差时可靠性计算模型 考虑尺寸误差的计算模型 输出与输入及结构参数关系式:Y=f(r,l,e,), V=Y , W=Y 用“*”表示理想值,用“”表示误差值,经过一阶泰勒展开后的实际位移表达式为 ),(*eellrrfYYYfeefllfrrfelrf),(*我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么
14、把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型假设无方法错误,则Y*=f(r*,l*,e*,*) 位移误差为 feefllfrrfY对上式求一阶导数,则得速度误差公式,其中因为 0 d)(d d)(d d)(dtetltr则 tftfetefltlfrtrftyV d)(ddddddddd d)(d22222我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠
15、性模型设:t ddt d)(d,则上式化简为 ffeefllfrrftyV)( d)(d22222加速度误差公式为 fffeefllfrrfw222332323232)(其中:t d)(d我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型下面建立曲柄滑块机构运动输出参数误差的具体关系式 22)sin(coserlrY222222)sin(sindd)sin(dd)sin(sin)sin(cosdderlereYerlllYerlerrY我吓了一跳,蝎子
16、是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型假设输入转角为理想值,即=0 rerlereeYllYrrYY)sin(sin)sin(cosdddddd22eerlerlerll2222)sin(sin)sin(对上式求一阶导数为速度误差 rerlerrerlerV)sin(cossin)sin()sin()coscossin2(sin(2/322222eerlrllerlerlr2/32222/322)sin(cos)sin(cos)sin(我吓了一跳,蝎子是多
17、么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型求二阶导数为加速度误差 cos(W2/52222222222)sin()cos2cos2sin32sin()sin()sincos2(erlererrerlerrerlerr)sin(cossin)sin(32/522232lerlerlrerlerrl2/522222222)sin(cos)sin(3)sin()sin2cos(eerllrererlrl2/522222222)sin(cos)sin(3)sin(sin我
18、吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型由于公式繁琐,以下只求位移的可靠度。速度、加速度可靠度计算方法与位移可靠度计算方法相同 )(Edd)(Edd)(Edd)(EeeYllYrrYYelrerlererllerler222222)sin(sin)sin()sin(sin)sin(cos设r,l,e互不相关,则 2222222)dd()dd()dd()(DelreYlYrYY2222)sin(sin)sin(cosrerler22222222)
19、sin(sin()sin(elerlererll我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型考虑运动副间隙误差的计算模型 有效长度模型 1套孔2销轴3误差圆OCRrxyP图7-3铰链联接示意图图7-4有效联接模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型如图7-3所示是一对铰链式运动副的联接示意图
20、,1 为套孔,2 为销轴,3 为误差圆,销轴在套孔中运动,销轴的中心在误差圆范围内随机分布。误差圆半径由套孔直径与销轴直径差决定 图7-4为运动副有效联接的示意图,将运动副联接放大,P为套孔中心,连杆OP长为r,C点是销轴中心。由于间隙的存在,P与C不重合,因此OC这个实际连杆长度就包括了运动副的间隙误差,称之为有效长度,设为R。由几何关系得出22)(yxrR我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.3曲柄滑块机构运动可靠性模型曲柄滑块机构运动可靠性模型其中,x,y为销轴中心的局域坐标。局域坐标以
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