第1章  柔性机构动态可靠性分析概述

机构是由零部件和运动副组成的动态机械系统,在机构运动过程中,机构的拓扑结构和约束条件随时间而改变,机构的动力学参数和运动学参数也随时间而改变。进行机构的可靠性分析,考虑随机因素的影响和随机动态响应的分布,机构的运动过程为一个随机过程,机构可靠性分析就是一个时变结构的动态可靠性分析。柔性机构作为一个包含柔性构件的机构系统,力学行为非常复杂,动力学参数和运动学参数因为运动与变形的耦合而呈现出高度非线性。因此,柔性机构随机动态响应求解和统计的规模大、耗时长、成本高,使柔性机构可靠性研究的难度增大。

柔性机构动态可靠性分析是机构可靠性分析的组成部分,而机构可靠性研究是可靠性工程领域非常薄弱的环节。与结构可靠性研究相比,机构可靠性研究起步较晚,可靠性理论和分析方法有待进一步完善,已经不能满足机构可靠性设计的需要。而机构可靠性分析是事前预防故障、保证机构高可靠性的根本途径,对缩短研制周期和提高经济效益有重要意义。

近40年以来,不同领域的机构可靠性研究工作逐渐展开,基于静力学和拟静力学分析的机构可靠性研究以及多刚体机构的运动功能可靠性研究取得了很大进展,考虑构件弹性的机构动态可靠性研究正逐步兴起,进一步发展基于柔性多体动力学概率分析的柔性机构动态可靠性理论和方法,是机构可靠性研究的必然趋势。柔性机构动态可靠性理论和方法具有重要的理论指导意义和实际应用价值。