[發明專利]一種多失效模式下工業機器人RV減速器的可靠性分析方法

有效

• 申請號: 201910355298.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110096796B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 黃洪鐘;李本;李彥鋒;錢華明;王弘毅;張乙;程秀作;黃鵬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種多失效模式下工業機器人RV減速器的可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對工業機器人RV減速器的失效模式進行分析，選取主要失效模式作為可靠性分析對象；具體為：

根據工業機器人RV減速器的故障與維修統計數據，對工業機器人RV減速器的失效模式進行總結和分析；并根據RV減速器的FMEA報告表，對各種失效模式的風險評估做出分析，確定判斷標準，得到RV減速器的主要失效模式，具體包括：行星齒輪齒面磨損，行星齒輪輪齒斷裂，擺線輪齒面磨損，滾動軸承磨損；

S2、分析步驟S1中主要失效模式對應的零部件及失效原因，確定失效物理模型和不確定因素，建立主要失效模式的功能函數；具體包括以下分步驟：

S21、根據步驟S1中確定的主要失效模式，確定主要失效模式對應的失效零部件，并分析失效原因；

S22、根據步驟S21中確定的主要失效模式對應的零部件及失效原因，確定對應的失效物理模型；

S23、根據步驟S22中確定的失效物理模型，結合RV減速器的實際情況，分析失效原因中的不確定因素；

S24、根據步驟S23中得到的不確定因素，量化步驟S22中確定的失效物理模型中的變量，并確定變量的分布類型與分布參數，建立主要失效模式的功能函數；

所述步驟S24中行星齒輪齒面磨損失效模式的功能函數具體表示為：

其中，σ_Hlim表示試驗齒輪的接觸疲勞極限，Z_N表示壽命系數，Z_R表示齒面粗糙度系數，Z_V表示速度系數，Z_W表示工作硬化系數，Z_L表示潤滑劑系數，Z_X表示尺寸系數，Z_H表示節點區域系數，Z_E表示彈性系數，Z_ε表示重合度系數，Z_β表示螺旋角系數， k _p表示行星輪間載荷分配不均衡系數，P表示輸入功率，d表示齒輪分度圓直徑，b表示齒寬，n_p表示行星輪個數，n_μ表示輸入轉速，u表示傳動比，K_A1表示齒面磨損失效模式下的使用系數，K_V1表示齒面磨損失效模式下的動載系數，K_Hβ表示齒面磨損失效模式下的齒向載荷分布系數，K_Hα表示齒面磨損失效模式下的齒間載荷分布系數；

所述步驟S24中行星齒輪輪齒斷裂失效模式的功能函數具體表示為：

其中，σ_Flim表示試驗齒輪的彎曲疲勞強度，Y_ST表示試驗齒輪的應力修正系數，Y_NT表示壽命系數，Y_δrelT表示相對齒根圓角敏感系數，Y_RrelT表示相對齒根表面狀況系數，Y_X表示彎曲強度計算的尺寸系數，m_n表示法向模數，Y_Fa表示載荷作用于齒頂時的齒形系數，Y_Sa表示載荷作用于齒頂時的應力修正系數，Y_ε表示重合度系數，Y_β表示螺旋角系數，K_A2表示輪齒斷裂失效模式下的使用系數，K_V2表示輪齒斷裂失效模式下的動載系數，K_Fβ表示輪齒斷裂失效模式下的齒向載荷分布系數，K_Fα表示輪齒斷裂失效模式下的齒間載荷分布系數；

所述步驟S24中擺線輪齒面磨損失效模式的功能函數具體表示為：

其中，σ_Hlim表示試驗齒輪接觸疲勞極限，σ_H0表示計算接觸應力的初值，K表示計算系數，K_H表示齒間載荷分配系數，K_A3表示齒面磨損失效模式下的使用系數，K_V3表示齒面磨損失效模式下的動載系數；

所述步驟S24中滾動軸承磨損失效模式的功能函數具體表示為：

其中，C_r表示軸承的額定動載荷，P_r表示軸承的當量動載荷，n_μ表示輸入軸轉速，n_v表示輸出軸轉速，ε表示壽命系數；

S3、確定Kriging模型中的學習函數及學習停止條件，建立Kriging模型；

S4、根據步驟S2中主要失效模式的功能函數及步驟S3中的Kriging模型，建立多失效模式下工業機器人RV減速器的基于Kriging模型和MonteCarlo仿真法的AK-MCS可靠性分析模型，得到多失效模式下的失效概率及可靠度。