CN111159895B - 一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 - Google Patents
一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111159895B CN111159895B CN201911396272.7A CN201911396272A CN111159895B CN 111159895 B CN111159895 B CN 111159895B CN 201911396272 A CN201911396272 A CN 201911396272A CN 111159895 B CN111159895 B CN 111159895B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- assembly
- precision
- reliability
- assembling
- fuzzy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Automatic Assembly (AREA)
Abstract
一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,其特征在于,所述分析方法包括如下步骤:建立机械元动作装配单元,定义装配精度可靠性和元动作装配单元装配精度可靠度,分析装配精度可靠度,定义装配精度模糊可靠性和元动作装配单元装配精度模糊可靠度,分析装配精度模糊可靠度,确定装配精度可靠性隶属函数,建立机械装配精度模糊可靠性基本模型。本发明的有益之处在于:本发明提供了一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,从机械元动作装配分析入手,在各要素装配精度数据支撑下,用模糊数学理论,建立装配精度可靠性隶属函数,基于装配误差传递机理,建立机械元动作装配精度模糊可靠性模型,具有更大的灵活性和可行性。
Description
技术领域
本发明涉及机电产品装配精度研究技术领域,具体涉及一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法。
背景技术
随着复杂产品向精密化、光机电一体化、智能化的方向发展,装配精度的保障已成为复杂产品装配中的难点问题之一。目前,在机械装配精度研究领域,推导出了装配精度与操作力的函数关系,进而提出了装配精度优化的方法。
精度预测的主要方法包括:利用状态空间方法建立三维误差传递模型;进行加工误差和夹具位置误差为误差源的装配精度预测研究;采用微分运动矢量描述装配工序的误差状态,建立了精密机床装配过程的状态空间模型,实现了精密机床装配精度预测。这些方法主要针对装配精度设计、预测进行了研究,为装配精度的保障提供了理论基础,然而在具体的装配过程中各零件的“加工误差”对装配精度的映射机理直接影响装配可靠性,因此,需要进一步分析装配精度的可靠性。
在装配精度可靠性研究方面,主要的研究方法包括:研究机床功能与机床结构、装配工艺的映射关系,建立了机床装配精度可靠性评价指标;分析误差组成及其计算方法,采用位姿变换矩阵法建立装配误差模型,分析误差在零件内部以及配合面间的传递过程,计算装配总误差并据此确定装配误差的概率分布等。这些方法主要通过研究装配过程误差传递机理来分析装配精度可靠性问题,但在实际装配过程中零件误差对装配精度的影响具有模糊性,如何从概率论的角度建立加工误差与装配精度间的模糊数学关系及可靠性模型,还需更进一步研究。
因此,现有技术虽然在精度预测方法和装配精度可靠性方面方面都有一定的研究基础,但在对于实际装配过程中零件误差对装配精度、装配可靠性以及装配精度的影响的模糊性等方面没有进行全面***的研究,所以急需开发一种从概率论角度建立加工误差与装配精度间的模糊数学关系及可靠性模型。
发明内容
为解决现有技术存在的不足,本发明提供了一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,从机械元动作装配分析入手,在各要素装配精度数据支撑下,利用模糊数学理论,建立装配精度可靠性隶属函数,基于装配误差传递机理,建立机械元动作装配精度模糊可靠性模型。
一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,包括如下步骤:
(1)建立机械元动作装配单元:元动作装配单元是指在装配过程中,由一个实现元动作的执行件为装配核心,一组零件能够独立组装、达到规定的前述元动作性能要求,并使得前述元动作完成规定功能的独立组件;
(2)定义装配精度可靠性和元动作装配单元装配精度可靠度:装配精度可靠性是指前述元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的能力;元动作装配单元装配精度可靠度是指前述元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的概率;
(3)分析装配精度可靠度:假设前述元动作装配单元某装配项为Mi,则前述装配项Mi的装配精度可靠度为:
Ri=P(xi)=P(ximin<xi<ximax)
其中,装配项Mi为元动作装配单元中某零件上要素及与装配的零件上要素组合成的装配项,xi为装配项Mi的装配间隙或过盈量,ximin为最小间隙或最大过盈;ximax为最大间隙或最小过盈;
假设前述元动作装配单元有n个装配项,则前述元动作装配单元装配精度可靠度为:
(4)定义装配精度模糊可靠性和元动作装配单元装配精度模糊可靠度:在装配过程中,由于受零件的加工精度、零件的刚度、零件热变形、装配方法的影响,使得装配精度呈现模糊特征,元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足理想状态要求的能力,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠性;元动作装配单元的实际装配精度满足理想状态要求的概率,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠度;
(5)分析装配精度模糊可靠度:假设前述元动作装配单元的某装配项装配精度xi,考虑元动作装配过程行为的模糊性,实际装配精度满足理想装配精度的要求为模糊事件则前述装配项装配精度模糊可靠度记为/>简记为/>则前述元动作装配单元装配精度模糊可靠度记为/>
(6)确定装配精度可靠性隶属函数:元动作装配单元中各装配项为Mi,用表示前述装配项装配精度模糊事件/>的隶属函数,根据一般元动作装配精度数据中的元动作单元各装配项实际配合间隙或过盈量特征分析得出元动作单元的一般装配项装配精度可靠性隶属函数可近似采用中间型岭型分布形式,满足公式一,即为
式中:a1表示通过装配精度数据分析后确定的开始较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值,a2表示通过装配精度数据分析后确定的不能较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值;
(7)建立机械装配精度模糊可靠性基本模型:根据模糊事件概率定义,建元动作装配单元某装配项装配精度可靠性模型,表示为公式二,即为
设前述装配项装配精度样本数据服从正态分布,则f(xi)表示为公式三,即为
公式四中,m表示某装配项样本量,i表示某装配项,j表示某装配项的某个样本;
优选的,前述元动作装配单元包括支撑件、动力源、执行件、中间传动和紧固件五部分。
优选的,前述元动作装配单元可以为蜗杆转动元动作。
本发明的有益之处在于,
1本发明提供的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,将复杂产品装配问题分解为元动作单元装配问题。
2本发明提供的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,将模糊理论引入到元动作装配精度可靠性分析中,通过分析元动作组成结构,建立了机械元动作装配单元的统一模型,结合装配信息的模糊特征,提出了装配精度可靠性、装配精度模糊可靠性概念。
3本发明提供的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,通过确定元动作装配精度可靠性隶属度函数,建立了机械元动作装配精度模糊可靠性模型,使机械元动作装配精度可靠性分析具有了更大的灵活性和可行性。
4本发明提供的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,借助模糊理论处理装配过程可靠性分析中的模糊现象,从概率论的角度建立加工误差与装配精度间的模糊数学关系及可靠性模型。
5本发明提供的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,利用模糊数学理论建立装配精度可靠性隶属函数。,据装配误差传递机理,建立了机械元动作装配精度模糊可靠性模型。
附图说明
图1为本发明的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法的流程示意图。
具体实施方式
以蜗杆转动元动作为例,进行机械元动作装配精度模糊可靠性分析,具体包括以下步骤:
(1)建立机械元动作装配单元:元动作装配单元是指在装配过程中,由一个实现元动作的执行件为装配核心,一组零件能够独立组装、达到规定的元动作性能要求,并使得元动作完成规定功能的独立组件;以蜗杆转动元动作为例,包含10个零件和9个配合,现将蜗杆转动单元各零部件装配精度信息列表1所示。
表1蜗杆转动装配单元中各装配项信息表
(2)定义装配精度可靠性和元动作装配单元装配精度可靠度:装配精度可靠性是指元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的能力;元动作装配单元装配精度可靠度是指元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的概率。
(3)分析装配精度可靠度:假设元动作装配单元某装配项为Mi,则装配项Mi的装配精度可靠度为:
Ri=P(xi)=P(ximin<xi<ximax)
其中,装配项Mi为元动作装配单元中某零件上要素及与装配的零件上要素组合成的装配项,xi为装配项Mi的装配间隙或过盈量,ximin为最小间隙或最大过盈;ximax为最大间隙或最小过盈;
假设元动作装配单元有n个装配项,则元动作装配单元装配精度可靠度为:
(4)定义装配精度模糊可靠性和元动作装配单元装配精度模糊可靠度:在装配过程中,由于受零件的加工精度、零件的刚度、零件热变形、装配方法的影响,使得装配精度呈现模糊特征,元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足理想状态要求的能力,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠性;元动作装配单元的实际装配精度满足理想状态要求的概率,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠度。
(5)分析装配精度模糊可靠度:假设元动作装配单元的某装配项装配精度xi,考虑元动作装配过程行为的模糊性,实际装配精度满足理想装配精度的要求为模糊事件则装配项装配精度模糊可靠度记为/>简记为/>则元动作装配单元装配精度模糊可靠度记为/>
(6)确定装配精度可靠性隶属函数:元动作装配单元中各装配项为Mi,用表示装配项装配精度模糊事件A~i的隶属函数,根据一般元动作装配精度数据中的元动作单元各装配项实际配合间隙或过盈量特征分析得出元动作单元的一般装配项装配精度可靠性隶属函数可近似采用中间型岭型分布形式,满足公式一,即为
式中:a1表示通过装配精度数据分析后确定的开始较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值,a2表示通过装配精度数据分析后确定的不能较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值。
(7)建立机械装配精度模糊可靠性基本模型:根据模糊事件概率定义,建元动作装配单元某装配项装配精度可靠性模型,表示为公式二,即为
设装配项装配精度样本数据服从正态分布,则f(xi)表示为公式三,即为
公式四中,m表示某装配项样本量,i表示某装配项,j表示某装配项的某个样本;
根据表1中蜗杆转动装配单元各装配项信息,结合近5年实际调研测量的各装配项中实际装配精度(间隙或过盈量)样本(样本量50)数据,利用公式(4)求解蜗杆转动单元第i装配项中多样本相应要素实际间隙或过盈量均值如表2所示。
表2蜗杆转动单元各装配项平均配合精度
根据表2中蜗杆转动单元各装配项平均装配精度,结合相应要素实际间隙或过盈量,利用公式五求解各装配项配合精度标准差如表3所示。
表3蜗杆转动单元各装配项装配精度标准差
将表1、表2、表3中数据带入公式六得各装配项装配精度模糊可靠度如表4所示。
表4蜗杆转动单元各装配项装配精度模糊可靠度
将表4中数据带入公式七中,得蜗杆转动单元装配精度模糊的可靠度:
应当理解,以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,其特征在于,所述分析方法包括如下步骤:
(1)建立机械元动作装配单元:元动作装配单元是指在装配过程中,由一个实现元动作的执行件为装配核心,一组零件能够独立组装、达到规定的所述元动作性能要求,并使得所述元动作完成规定功能的独立组件;
(2)定义装配精度可靠性和元动作装配单元装配精度可靠度:装配精度可靠性是指所述元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的能力;元动作装配单元装配精度可靠度是指所述元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足设计要求的概率;
(3)分析装配精度可靠度:假设所述元动作装配单元某装配项为Mi,则所述装配项Mi的装配精度可靠度为:
Ri=P(xi)=P(ximin<xi<ximax)
其中,装配项Mi为元动作装配单元中某零件上要素及与装配的零件上要素组合成的装配项,xi为装配项Mi的装配间隙或过盈量,ximin为最小间隙或最大过盈;ximax为最大间隙或最小过盈;
设所述元动作装配单元有n个装配项,则所述元动作装配单元装配精度可靠度为:
(4)定义装配精度模糊可靠性和元动作装配单元装配精度模糊可靠度:在装配过程中,由于受零件的加工精度、零件的刚度、零件热变形、装配方法的影响,使得装配精度呈现模糊特征,元动作装配单元在规定的装配条件下,实际装配精度满足理想状态要求的能力,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠性;所述元动作装配单元的实际装配精度满足理想状态要求的概率,称为元动作装配单元装配精度模糊可靠度;
(5)分析装配精度模糊可靠度:设所述元动作装配单元的某装配项装配精度xi,考虑元动作装配过程行为的模糊性,实际装配精度满足理想装配精度的要求为模糊事件则所述装配项装配精度模糊可靠度记为简记为则所述元动作装配单元装配精度模糊可靠度记为
(6)确定装配精度可靠性隶属函数:元动作装配单元中各装配项为Mi,用表示所述装配项装配精度模糊事件的隶属函数,根据一般元动作装配精度数据中的元动作单元各装配项实际配合间隙或过盈量特征分析得出元动作单元的一般装配项装配精度可靠性隶属函数可近似采用中间型岭型分布形式,满足公式一,即为
式中:a1表示通过装配精度数据分析后确定的开始较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值,a2表示通过装配精度数据分析后确定的不能较高满足元动作理想性能要求的间隙或过盈量值;
(7)建立机械装配精度模糊可靠性基本模型:根据模糊事件概率定义,建元动作装配单元某装配项装配精度可靠性模型,表示为公式二,即为
设所述装配项装配精度样本数据服从正态分布,则f(xi)表示为公式三,即为
公式四中,m表示某装配项样本量,i表示某装配项,j表示某装配项的某个样本;
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,其特征在于,所述元动作装配单元包括支撑件、动力源、执行件、中间传动和紧固件五部分。
3.根据权利要求2所述的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,其特征在于,所述元动作装配单元可以为蜗杆转动元动作。
4.根据权利要求3所述的一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法,其特征在于,所述装配项装配精度模糊事件A~i的隶属函数可根据统计法获取。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911396272.7A CN111159895B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911396272.7A CN111159895B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111159895A CN111159895A (zh) | 2020-05-15 |
CN111159895B true CN111159895B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=70559081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911396272.7A Active CN111159895B (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111159895B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107038321A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-11 | 重庆大学 | 基于元动作单元的任务可靠性预计分析方法 |
CN110083916A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-02 | 湖南工业大学 | 基于自构隶属函数的机械结构模糊疲劳可靠度优化方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107526898B (zh) * | 2017-09-13 | 2019-12-27 | 大连理工大学 | 变刚度复合材料板壳结构建模分析与可靠度优化设计方法 |
-
2019
- 2019-12-30 CN CN201911396272.7A patent/CN111159895B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107038321A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-11 | 重庆大学 | 基于元动作单元的任务可靠性预计分析方法 |
CN110083916A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-02 | 湖南工业大学 | 基于自构隶属函数的机械结构模糊疲劳可靠度优化方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
基于模糊设计准则的机械可靠性优化设计研究;陈连;《工程设计学报》;20050828(第04期);全文 * |
机械精度的模糊可靠性分析;陈胜军等;《南京师范大学学报(工程技术版)》;20090320(第01期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111159895A (zh) | 2020-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schmitt et al. | Advances in large-scale metrology–review and future trends | |
Marziale et al. | A review of two models for tolerance analysis of an assembly: Jacobian and torsor | |
Loose et al. | Kinematic analysis of dimensional variation propagation for multistage machining processes with general fixture layouts | |
CN114237155B (zh) | 一种多轴数控加工的误差预测及补偿方法、***及介质 | |
CN105760662B (zh) | 一种基于快速马尔可夫链的机床加工精度可靠性灵敏度分析方法 | |
CN112558547A (zh) | 一种五轴数控机床平动轴几何误差补偿数据快速优化方法 | |
Karamoozian et al. | Sensitivity analysis of the equal angle divider mechanism kinematics with the synthesis of the joint gap tolerances | |
Schmitt et al. | Sensor information as a service–component of networked production | |
Liu et al. | Optimal coordinate sensor placements for estimating mean and variance components of variation sources | |
CN110008433A (zh) | 一种基于状态空间方程的元动作单元零件公差分配方法 | |
CN111159895B (zh) | 一种基于模糊理论的机械元动作装配精度可靠性分析方法 | |
Zhang et al. | Diagnosibility and sensitivity analysis for multi-station machining processes | |
Chang et al. | Tolerance analysis and synthesis of cam-modulated linkages | |
Majstorovic et al. | Building of internet of things model for cyber-physical manufacturing metrology model (CPM3) | |
Huang et al. | Probabilistic approach to system reliability of mechanism with correlated failure models | |
Shen et al. | Efficient model-free calibration of a 5-degree of freedom hybrid robot | |
Geng et al. | Analysis of Nonlinear Error Caused by Motions of Rotation Axes for Five‐Axis Machine Tools with Orthogonal Configuration | |
CN112097653A (zh) | 一种考虑安装误差的光栅读数头组合优化方法 | |
Tang et al. | A geometric errors identification method for the rotating axis of five-axis welding equipment | |
CN113836662B (zh) | 凸轮曲线槽机构设计缺陷的动态辨识及去特征化修复方法 | |
CN113341724B (zh) | 一种多模态机械臂的异步滑模控制方法 | |
Teo et al. | Dynamic geometric compensation for gantry stage using iterative learning control | |
CN110376885A (zh) | 运动控制的数据补偿方法及装置 | |
Mekid | Design strategy for precision engineering: second-order phenomena | |
Kao et al. | Application of a cyber-physical system and machine-to-machine communication for metal processes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |