球面机构概率设计方法研究

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1、．＞分类号密级ＵＤＣ硕壬学位论文球面机构概率设计方法研究：品苦若＝／：作者姓名：庄爱平挙科、专化：机械制造巧其自动化—￣￣一．：２１２０１２Ｑ８Ｑ２Ｑ１ＱＱ３．号＇與＇学＾？一指导教师：张均富教授＊完成日期：２０１５年４月．：《—．？．．ｗ？…－．－—一＾，＿．＞：去＾＾‘：亩；ＳＩＰ．！讳．｜￡心．：娃蟲＇？？西华大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中

2、己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，化不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。＾了＾＾学位论文作者签名：＾％指导教师签名：曰期：每、Ｓ０期：占．毎西华大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部口或＾机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查

3、巧和借阅，西华大学可！乂将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｌ乂采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）学位论文作者签雀指导教师签名：’句■曰期日期：〇〇／哀‘ｒClassifiedIndex:UDC:XihuaUniversityMasterDegreeDissertationResearchonProbabilisticDesignofSphericalMechanismCandidate:ZhuangAipingMajor:MechanicalManufactu

4、reandAutomationStudentID:212012080201003Supervisor:Prof.ZhangJunfuApril,2015西华大学硕士学位论文摘要随着球面机构在工程实际中的应用越来越广泛，对提高其运动精度和性能的研究也备受关注。但是由于不确定性因素（尺寸公差、运动副间隙、铰链磨损等）在机构中普遍存在，使得球面机构的实际运动性能与预期运动性能存在一定的偏差，进而导致机构运动精度降低、运动性能不稳定及运动可靠性降低等一系列负面现象。为了研究不确定性因素对球面机构的影响，本文以概率设计方法为主对球面机构在考虑尺寸公差随机性影响下

5、开展可靠性分析与综合方面的论述，主要研究工作如下：1、在球面连杆机构运动学及运动性能分析的基础上，结合机构连杆尺寸公差随机性和结构误差的影响，建立球面连杆机构输出运动误差模型，并结合数值算例分析。分析结果表明机构连杆尺寸公差随机性对机构运动精度存在较大影响。2、利用概率统计理论分析连杆尺寸公差随机性对球面连杆机构运动可靠性和可靠性灵敏度的影响。运用一次二阶矩法和泊松近似方程推导出机构点可靠性和区间可靠性分析的数学模型，同时通过与蒙特卡洛模拟结果进行分析比较。结果表明点可靠性分析方法表征的是在某些特定点的概率，而区间可靠性是表征在整个时间区间内的概率，两

6、者相比而言区间可靠性要小于点可靠性，因此其更能准确的描述机构可靠性的变化过程。3、针对不确定性的影响，对球面连杆机构开展考虑连杆尺寸公差随机性情况下的概率设计，建立球面连杆机构确定性优化设计、点可靠性优化设计和稳健性设计三种设计模型并通过数值算例对涉及的设计模型进行分析比较。结果显示稳健性设计方法与可靠性设计和确定性设计相比在提高机构设计质量方面更具优越性。4、针对制造误差的影响，对球面并联机构开展输出姿态误差分析。首先对球面并联机构的运动学、速度雅克比矩阵展开分析并建立机构姿态误差解析模型，然后利用MATLAB对机构误差基于正态分布进行模拟仿真分析，

7、得到机构输出姿态误差曲线及其统计分布规律。关键词：球面机构；尺寸公差；运动精度；可靠性综合I球面机构概率设计方法研究AbstractWiththesphericalmechanismshasgotwideapplicationintheengineeringpractical,toimprovekinematicaccuracyandkinematicperformancebecomesahotproblem.Howevertheuncertainty,includingdimensionvariables,jointclearance,bardefo

8、rmation,isubiquitousinmechanisms,whichhasagreat