[发明专利]一种考虑输入误差的连杆机构运动可靠性分析方法

说明书

本发明公开一种考虑输入误差的连杆机构运动可靠性分析方法，应用于机构运动可靠性分析模型领域，为了解决现有技术存在的未考虑原动件输入误差，造成分析结果存在较大偏差，以及未考虑不同工作场景中运动副间隙误差的问题；本发明根据有效长度理论分别计算出连续型接触和非连续型接触两种情况下的有效杆长；采用连续型接触和非连续型接触两种情况下的有效杆长代替尺寸误差引起的滑块位移误差表达式中的实际杆长，得到由尺寸误差与运动副间隙误差引起的滑块位移误差，根据由尺寸误差与运动副间隙误差引起的滑块位移误差计算偏置曲柄滑块机构运动可靠度；本发明的方法能够全面地、较为精确地反映工程实际中的偏置曲柄滑块机构的运动特性。

技术领域

本发明属于机构运动可靠性分析领域，特别涉及一种考虑原动件输入误差、杆长尺寸误差的偏置曲柄滑块机构运动精度分析模型和考虑运动副间隙误差的有效长度分析模型。

背景技术

连杆机构由于具有加工简单、易于达到较高的制造精度、能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律等特点，广泛应用于各种机械和仪表中。曲柄滑块机构属于平面连杆机构的一种演化形式。

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。对于同一类机构，由于制造误差，装配误差，使用时的工作阻力，动力源及维护保养等差异存在，它们的运动参数不尽相同；即使对同一机构，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变量。

机构运动可靠性是指机构的系统或者部件在规定使用条件下，规定时间内完成规定运动功能的能力，即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，在各种影响因素等作用下，达到规定值，或处于规定范围内的概率。

在以往的可靠性研究中比较重视其强度或寿命可靠性，对运动可靠性的研究较少。但运动可靠性的问题在机械工作过程中也是非常重要的。例如，在柔性制造装备上，若各运动部件之间不能互相协调工作，或者各部件不能在规定的时间内到达预定位置，将会使整个生产线无法运行。

机构运动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。

曲柄滑块机构是一种典型的连杆机构，对于曲柄滑块机构而言，其机构运动可靠性主要被两种误差所影响。第一种误差是尺寸误差，包括杆件的加工制造尺寸误差、装配过程带来的安装位置误差以及长时间运转造成部件磨损引起的误差等。第二种误差是铰链结构中，由于加工误差和装配变形导致销轴与轴套无法严密贴合，运动副之间存在间隙，即运动副间隙误差。曲柄滑块机构上述两类误差的存在，将导致整个系统运动精度的降低甚至运动功能失效，所以对曲柄滑块机构进行运动可靠性分析建模是十分有必要的。

现有连杆机构运动可靠性建模方法存在以下两个主要问题：

(1)现有建模方法普遍忽略了原动件输入误差，即忽略了液压缸的输出误差，没有考虑这一重要因素的影响，造成分析结果与工程实际有较大偏差。

(2)传统运动副间隙误差分析模型未能分开考虑高速工作场景(连续型接触)与低速工作场景(非连续型接触)中运动副间隙误差的区别。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种考虑输入误差的连杆机构运动可靠性分析方法，综合考虑驱动机构误差与运动副间隙误差。

本发明采用的技术方案为：一种考虑输入误差的连杆机构运动可靠性分析方法，计算由尺寸误差与运动副间隙误差引起的滑块位移误差的均值和方差，根据得到的滑块位移误差的均值和方差计算偏置曲柄滑块机构运动可靠度。

进一步地，由尺寸误差与运动副间隙误差引起的滑块位移误差的计算过程为：

A1、根据几何结构建立在液压缸驱动下滑块的位移表达式；