[发明专利]一种多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性分析方法

说明书

本发明公开了一种多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性分析方法，该方法从主要失效模式入手，建立相应极限状态下的功能函数，确定不同失效模式下的不确定因素，对应于功能函数中的参数变量，确定其分布特性；在得到主要失效模式的功能函数之后，将其转化为Kriging模型，确定模型中的学习函数类型，结合Monte Carlo仿真法进行抽样，拟合所建立的功能函数；进一步根据所需精度要求确定学习停止条件，形成完整的学习过程；根据所建立的AK‑MCS可靠性分析模型计算失效概率和变异系数，验证是否符合精度要求；得到的可靠性分析结果可以反馈多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性问题及优化方法，为其可靠性设计提供有力依据。

技术领域

本发明属于工业机器人RV减速器的可靠性分析技术领域，具体涉及一种基于AK-MCS模型的多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性分析方法。

背景技术

工业机器人RV减速器是用来使机器人执行完成工作动作的传动装置，多用于工业机器人的关节部位，是决定工业机人作业性能的核心组成部件。与传统的齿轮传动装置比较，RV减速器具有传动刚度高、传动比大、惯量小、输出转矩大，以及传动平稳、体积小、抗冲击力强等诸多优点，同时能满足工业机器人对结构刚性和使用寿命的要求。因此，被广泛应用于工业机器人领域。

随着工业机器人运动速度、定位精度、承载能力等性能的要求不断提高，RV减速器的性能参数要求也不断提高，RV的工作环境与工作载荷较以前更为复杂，其失效问题愈来愈突出，一旦RV减速器失效，必然导致整个工业机器人系统的故障，造成不可估计的经济损失，甚至威胁人身安全。在实际工作环境中，RV减速器工作环境恶劣、润滑和冷却不足、承受的振动和冲击载荷大等问题，将会加剧RV减速器的损坏程度，提升其故障率。由于RV减速器要求配合精度高，且构成相对比较复杂，齿轮之间的间隙很小，当RV减速器长时间工作时，很可能因为某些轮齿的失效而造成RV减速器整机失效。RV减速器的维修比较困难，且成本很高，这就要求RV减速器必须有很高的可靠性。

目前，针对RV减速器的可靠性分析研究，往往只关注某单一的失效模式，并不能真实而有效地反映RV减速器各种失效模式共同作用的结果，对整个RV减速器的可靠性评估，往往会得到过低或过高的结果。因此，提出一种能建立多失效模式下RV减速器可靠性模型，并同时对RV减速器的多种失效模式的可靠性进行分析的方法具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有的工业机器人RV减速器可靠性分析中存在的以上问题，本发明提出了一种基于AK-MCS模型的多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性分析方法。

本发明的技术方案是：一种多失效模式下工业机器人RV减速器的可靠性分析方法，包括以下步骤：

S1、对工业机器人RV减速器的失效模式进行分析，选取主要失效模式作为可靠性分析对象；

S2、分析步骤S1中主要失效模式对应的零部件及失效原因，确定失效物理模型和不确定因素，建立主要失效模式的功能函数；

S3、确定Kriging模型中的学习函数及学习停止条件，建立Kriging模型；

S4、根据步骤S2中主要失效模式的功能函数及步骤S3中Kriging模型，建立多失效模式下工业机器人RV减速器的基于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。

进一步地，所述步骤S1具体为：

根据工业机器人RV减速器的故障与维修统计数据，对工业机器人RV减速器的失效模式进行总结和分析；并根据RV减速器的FMEA报告表，对各种失效模式的风险评估做出分析，确定判断标准，得到RV减速器的主要失效模式，具体包括：行星齿轮齿面磨损，行星齿轮轮齿断裂，摆线轮齿面磨损，滚动轴承磨损。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：