运动机构磨损预测方法、装置及电子设备制造方法及图纸

技术编号:19511719 阅读:27 留言:0更新日期:2018-11-21 08:02
本发明专利技术提供了一种运动机构磨损预测方法、装置及电子设备,涉及机械设计技术领域,该方法包括:获取运动精度、目标工作周期和各个旋转副的初始参数值;根据运动精度和各个旋转副的初始参数值,确定各个旋转副的初始磨损量和运动机构的初始外推步长;根据每个旋转副的当前磨损量和当前外推步长对每个旋转副的尺寸进行一次仿真更新;根据更新后的每个旋转副的尺寸、运动精度、各个旋转副的当前磨损量,确定下一外推步长;当所有外推步长之和达到目标工作周期时,输出运动机构的磨损预测结果。在确定外推步长时考虑了每个旋转副磨损速度的变化以及运动精度的影响,适用于包括多个旋转副的运动机构,且能够兼顾磨损预测的效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
运动机构磨损预测方法、装置及电子设备
本专利技术涉及机械设计
,尤其是涉及一种运动机构磨损预测方法、装置及电子设备。
技术介绍
旋转副(运动副)在运动机构中广泛使用,旋转副的磨损在机构工作过程中不可避免。由于磨损试验成本大,周期长,在研究机构中旋转副的磨损时常常采用仿真的方法计算旋转副中磨损量。磨损仿真(磨损预测)的主要问题是机构大量的运转次数导致的计算代价巨大。由于磨损过程进行得十分缓慢,对机构的每一运动周期中旋转副的磨损进行计算,既没有现实必要,同时也会耗费太多的计算机资源。鉴于此,外推法在磨损仿真中得到了广泛的应用。外推法是在磨损仿真过程中,通过将旋转副单个周期的磨损量乘以相应的系数,近似得到多个周期的磨损量用以减小计算代价。即采用等效策略来实现对磨损进行快速预测:将旋转副轴相对衬套往复摆动一次视为一个循环,由于磨损是一个非常缓慢的过程,可以认为在有限的N个循环内磨损量相同,那么将一次计算得到的磨损量乘以N来等效N次往复运动造成的磨损,并将这一过程定义为一次分析计算,其中N即为外推步长。外推步长的确定直接关系着磨损预测的精度,因此外推步长的确定是外推方法的关键。现有技术中,一种磨损仿真方法是假定1000个循环内磨损量相同,将一次计算得到的磨损量乘以1000来等效1000次往复运动造成的磨损,但该方法并没有考虑随着磨损次数的增加,磨损的速度会发生变化,用一个定常值外推磨损量进行计算显然不符合实际。另一种磨损仿真方法是:在每一次仿真步长增加50%,如果计算结果不收敛,则步长减小33%。该方法仅考虑了计算的收敛问题,并没有考虑计算精度,虽然计算结果收敛,但会产生很大的计算误差。另外,上述方法仅适用于单个旋转副的磨损外推,对于含有多个旋转副的机构则无法应用。综上可知,针对旋转副磨损仿真的外推问题,现有技术往往不能兼顾磨损预测的效率和精度,并且对普遍存在的于含有多个旋转副的运动机构,目前还没有一种确切的磨损仿真方法。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种运动机构磨损预测方法、装置及电子设备,以提高磨损预测的效率和精度,提高对包括多个旋转副的运动机构的适用性。第一方面,本专利技术实施例提供了一种运动机构磨损预测方法,所述运动机构包括旋转副;所述方法包括:获取运动精度、目标工作周期和各个所述旋转副的初始参数值;其中,所述初始参数值包括所述旋转副承受的载荷、所述旋转副的尺寸和磨损率;根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长;将所述初始磨损量作为当前磨损量以及将所述初始外推步长作为当前外推步长,根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述当前外推步长对每个所述旋转副的尺寸进行一次仿真更新;根据更新后的每个旋转副的尺寸计算每个所述旋转副在所述运动机构的下一工作周期内的下一磨损量,并根据所述运动精度、各个所述旋转副的当前磨损量和下一磨损量,确定下一次仿真的下一外推步长;当所有外推步长之和达到所述目标工作周期时,将各个所述旋转副的当前总磨损量作为所述运动机构的磨损预测结果输出。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,每个所述旋转副包括衬套和销轴,所述旋转副的尺寸包括所述衬套的半径、所述销轴的半径和厚度;所述根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长,包括:对于每个所述旋转副,根据所述旋转副的初始参数值,计算所述旋转副的初始磨损量和初始外推参数值;其中,所述初始外推参数值包括在所述运动机构的一个工作周期内的所述衬套与所述旋转副的旋转轴的最大作用力值、所述衬套与所述销轴的接触面积以及所述衬套的最大变形量;根据所述运动精度以及各个所述旋转副的磨损率、初始磨损量和初始外推参数值,确定所述运动机构的初始外推步长。结合第一方面的第一种可能的实施方式,本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所述根据所述旋转副的初始参数值,计算所述旋转副的初始磨损量和初始外推参数值,包括:通过多体动力学,根据所述旋转副的初始参数值计算所述旋转副在所述运动机构的一个工作周期内的所述衬套与所述旋转副的旋转轴的最大作用力值、所述衬套与所述销轴的接触面积以及所述衬套的最大变形量;通过多体动力学和磨损理论,根据所述旋转副的初始参数值计算所述旋转副的初始磨损量。结合第一方面的第一种可能的实施方式,本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,所述根据所述运动精度以及各个所述旋转副的磨损率、初始磨损量和初始外推参数值,确定所述运动机构的初始外推步长,包括:根据以下公式确定所述运动机构的初始外推步长L1:其中,α表示与所述运动精度对应的系数,表示编号为i的旋转副对应的最大变形量,Ai表示编号为i的旋转副对应的接触面积,k表示各个所述旋转副的磨损率,Fi表示编号为i的旋转副对应的最大作用力值,ΔSi,1表示编号为i的旋转副对应的初始磨损量,n表示旋转副的个数。结合第一方面的第一种可能的实施方式,本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所述根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述当前外推步长对每个所述旋转副的尺寸进行一次仿真更新,包括:对于每个所述旋转副,将所述当前外推步长乘以所述旋转副的当前磨损量,得到所述当前外推步长个工作周期内所述旋转副的当前仿真磨损量;根据所述旋转副的当前仿真磨损量对所述旋转副的衬套的半径进行一次仿真更新。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,所述根据所述运动精度、各个所述旋转副的当前磨损量和下一磨损量,确定下一次仿真的下一外推步长,包括:根据所述运动精度和所述当前外推步长确定步长递增量;对于每个所述旋转副,根据所述运动精度和所述旋转副的当前磨损量确定所述旋转副对应的当前临界值,并计算所述旋转副的当前磨损量和下一磨损量之差的绝对值,得到所述旋转副对应的当前磨损差值;根据各个所述旋转副对应的当前临界值和当前磨损差值,判断当前磨损仿真是否稳定;如果稳定,将下一次仿真的下一外推步长设置为所述当前外推步长与所述步长递增量之和;如果不稳定,将下一次仿真的下一外推步长设置为所述当前外推步长与所述步长递增量之差。结合第一方面的第五种可能的实施方式,本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所述根据各个所述旋转副对应的当前临界值和当前磨损差值,判断当前磨损仿真是否稳定,包括:判断各个所述旋转副中是否存在当前磨损差值超过对应的当前临界值的旋转副;如果存在,则确定当前磨损仿真不稳定;如果不存在,则确定当前磨损仿真稳定。第二方面,本专利技术实施例还提供一种运动机构磨损预测装置,所述运动机构包括旋转副;所述装置包括:数据获取模块,用于获取运动精度、目标工作周期和各个所述旋转副的初始参数值;其中,所述初始参数值包括所述旋转副承受的载荷、所述旋转副的尺寸和磨损率;第一确定模块,用于根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长;尺寸更新模块,用于将所述初始磨损量作为当前磨损量以及将所述初始外推步长作为当前外推步长,根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述当前外推步长对每个所述旋本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种运动机构磨损预测方法,其特征在于,所述运动机构包括旋转副;所述方法包括:获取运动精度、目标工作周期和各个所述旋转副的初始参数值;其中,所述初始参数值包括所述旋转副承受的载荷、所述旋转副的尺寸和磨损率;根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长;将所述初始磨损量作为当前磨损量以及将所述初始外推步长作为当前外推步长,根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述当前外推步长对每个所述旋转副的尺寸进行一次仿真更新;根据更新后的每个旋转副的尺寸计算每个所述旋转副在所述运动机构的下一工作周期内的下一磨损量,并根据所述运动精度、各个所述旋转副的当前磨损量和下一磨损量,确定下一次仿真的下一外推步长;当所有外推步长之和达到所述目标工作周期时,将各个所述旋转副的当前总磨损量作为所述运动机构的磨损预测结果输出。

【技术特征摘要】
1.一种运动机构磨损预测方法,其特征在于,所述运动机构包括旋转副;所述方法包括:获取运动精度、目标工作周期和各个所述旋转副的初始参数值;其中,所述初始参数值包括所述旋转副承受的载荷、所述旋转副的尺寸和磨损率;根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长;将所述初始磨损量作为当前磨损量以及将所述初始外推步长作为当前外推步长,根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述当前外推步长对每个所述旋转副的尺寸进行一次仿真更新;根据更新后的每个旋转副的尺寸计算每个所述旋转副在所述运动机构的下一工作周期内的下一磨损量,并根据所述运动精度、各个所述旋转副的当前磨损量和下一磨损量,确定下一次仿真的下一外推步长;当所有外推步长之和达到所述目标工作周期时,将各个所述旋转副的当前总磨损量作为所述运动机构的磨损预测结果输出。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每个所述旋转副包括衬套和销轴,所述旋转副的尺寸包括所述衬套的半径、所述销轴的半径和厚度;所述根据所述运动精度和各个所述旋转副的初始参数值,确定各个所述旋转副的初始磨损量和所述运动机构的初始外推步长,包括:对于每个所述旋转副,根据所述旋转副的初始参数值,计算所述旋转副的初始磨损量和初始外推参数值;其中,所述初始外推参数值包括在所述运动机构的一个工作周期内的所述衬套与所述旋转副的旋转轴的最大作用力值、所述衬套与所述销轴的接触面积以及所述衬套的最大变形量;根据所述运动精度以及各个所述旋转副的磨损率、初始磨损量和初始外推参数值,确定所述运动机构的初始外推步长。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述旋转副的初始参数值,计算所述旋转副的初始磨损量和初始外推参数值,包括:通过多体动力学,根据所述旋转副的初始参数值计算所述旋转副在所述运动机构的一个工作周期内的所述衬套与所述旋转副的旋转轴的最大作用力值、所述衬套与所述销轴的接触面积以及所述衬套的最大变形量;通过多体动力学和磨损理论,根据所述旋转副的初始参数值计算所述旋转副的初始磨损量。4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述运动精度以及各个所述旋转副的磨损率、初始磨损量和初始外推参数值,确定所述运动机构的初始外推步长,包括:根据以下公式确定所述运动机构的初始外推步长L1:其中,α表示与所述运动精度对应的系数,表示编号为i的旋转副对应的最大变形量,Ai表示编号为i的旋转副对应的接触面积,k表示各个所述旋转副的磨损率,Fi表示编号为i的旋转副对应的最大作用力值,ΔSi,1表示编号为i的旋转副对应的初始磨损量,n表示旋转副的个数。5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据每个所述旋转副的当前磨损量和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:庄新臣喻天翔宋笔锋
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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