基于Kriging模型的系统可靠性分析方法及在RV减速器中应用

作     者：衣容琪 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫玉涛;王健

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 070104[理学-应用数学] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：系统可靠性 RV减速器 Kriging模型 误差估计模型 传动精度可靠性 

摘      要：随着工业技术飞速发展,机械系统日趋智能化、精细化,可靠性与安全性问题已引起高度重视。由于结构组成的复杂性,机械系统通常表现为多失效模式共存且功能函数具有强非线性、隐式、计算耗时等特点,现有的系统可靠性分析方法在处理此类问题时的效率和精度都有待提高。作为工业机器人的核心装置,RV减速器传动精度不足必然影响工业机器人的正常工作。因此,为高效、准确地评估具有强非线性及隐式功能函数的复杂机械系统(如RV减速器)的可靠性,对系统可靠性分析方法进行深入研究,并开展RV减速器传动精度可靠性分析具有重要意义。主要研究工作如下:(1)提出一种基于Kriging模型的系统可靠性分析方法。以Kriging模型作为隐式耗时功能函数的代理模型,推导串、并联情况下系统失效概率Kriging模型预测值的误差估计模型;提出基于误差估计模型和重要抽样的Kriging模型自适应更新策略,进而构建一种基于Kriging模型的多失效模式系统可靠性评估方法。通过数值算例和工程实例对比所提出方法与现有方法,结果表明所提方法可较少次调用真实功能函数获得满足精度要求的计算结果,可有效提高系统可靠性评估效率。(2)根据结构组成及传动原理建立某型RV减速器的三维模型,并将合理简化后的RV减速器三维模型导入ADAMS的工作环境中,建立RV减速器的虚拟样机模型;对该虚拟样机模型进行运动仿真,获取RV减速器的相关动态响应,通过与理论计算值进行对比,验证所建立的虚拟样机模型的精度及运动关系的正确性,且可模拟RV减速器的运动精度。(3)结合所建立的RV减速器虚拟样机模型,提出有效测量RV减速器传动误差和回差的虚拟仿真方案,并分析单一因素对RV减速器传动误差和回差的影响程度;确定各随机变量及其统计分布特征,构建RV减速器的传动精度可靠性模型;最后采用所提系统可靠性分析方法开展以传动误差和回差过大为失效模式的RV减速器传动精度可靠性评估。