兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 1062-1070.doi: 10.12382/bgxb.2021.0868
收稿日期:
2021-12-21
上线日期:
2023-04-28
通讯作者:
作者简介:
翟文宇(1991—),男,硕士研究生,研究方向为某自动装填系统可靠性关键问题研究。E-mail: njust_zwy@163.com。
ZHAI Wenyu1(), QIAN Linfang2,*(
), CHEN Guangsong1
Received:
2021-12-21
Online:
2023-04-28
摘要:
为高效准确地分析某自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性,并分析其尺寸参数的可靠性灵敏度,构建摆动机构运动学模型。考虑摆动机构尺寸误差以及铰接间隙的影响,利用稀疏网格数值积分方法获得运动学响应变量的前4阶统计矩,通过鞍点估计方法得到运动学响应变量的概率密度函数,获得某自动装填系统摆动机构运动精度可靠度,并以此为条件通过计算得到尺寸参数的可靠性灵敏度分析结果。研究结果表明:新方法的计算结果能够较好地吻合蒙特卡洛方法获得的结果,且所需样本点较少,验证了方法的有效性,同时计算所得的摆动机构运动精度的失效概率较小,运动精度可靠性较高;主动臂长度对运动可靠性影响较大,其余参数影响较小,为摆动机构基于可靠性的设计提供了参考。
翟文宇, 钱林方, 陈光宋. 火炮自动装填系统摆动机构的运动精度可靠性与灵敏度[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 1062-1070.
ZHAI Wenyu, QIAN Linfang, CHEN Guangsong. The Kinematic Accuracy Reliability and Reliability Sensitivity Analysis of a Swing Mechanism with the Automatic Loading System of a Cannon[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(4): 1062-1070.
分布类型 | f(X) | KX(t) |
---|---|---|
均匀 分布 | f(X)=1/(β-α) | KX(t)=ln(eβt-eαt)- ln(β-α)-ln(t) |
正态 分布 | f(X)= | KX(t)=μt+σ2t2/2 |
指数 分布 | f(X)= e-X/β | KX(t)=-ln(1-βt) |
Ⅰ型极 值分布 | f(X)= | KX(t)=μt+lnΓ(1-σt) |
伽玛 分布 | f(X)= Xα-1e-βX | KX(t)=-αln(1-t/β) |
χ2 分布 | f(X)= | KX(t)=-nln(1-2t)/2 |
表1 常见分布的CGF
Table 1 CGF of the common distribution
分布类型 | f(X) | KX(t) |
---|---|---|
均匀 分布 | f(X)=1/(β-α) | KX(t)=ln(eβt-eαt)- ln(β-α)-ln(t) |
正态 分布 | f(X)= | KX(t)=μt+σ2t2/2 |
指数 分布 | f(X)= e-X/β | KX(t)=-ln(1-βt) |
Ⅰ型极 值分布 | f(X)= | KX(t)=μt+lnΓ(1-σt) |
伽玛 分布 | f(X)= Xα-1e-βX | KX(t)=-αln(1-t/β) |
χ2 分布 | f(X)= | KX(t)=-nln(1-2t)/2 |
变量 | 分布类型 | 均值 | 标准差 |
---|---|---|---|
L1/mm | 正态 | 360 | 0.0333 |
L2/mm | 正态 | 397.02 | 0.0601 |
L3/mm | 正态 | 360 | 0.0333 |
L4/mm | 正态 | 397.02 | 0.0601 |
rA/mm | 正态 | 0.0215 | 0.0072 |
rB/mm | 正态 | 0.0330 | 0.0110 |
rC/mm | 正态 | 0.0210 | 0.0070 |
rD/mm | 正态 | 0.0330 | 0.0110 |
φ1/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ2/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ3/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ4/(°) | 正态 | 45 | 15 |
表2 参数不确定性统计特性
Table 2 Statistical characteristics of parameter uncertainty
变量 | 分布类型 | 均值 | 标准差 |
---|---|---|---|
L1/mm | 正态 | 360 | 0.0333 |
L2/mm | 正态 | 397.02 | 0.0601 |
L3/mm | 正态 | 360 | 0.0333 |
L4/mm | 正态 | 397.02 | 0.0601 |
rA/mm | 正态 | 0.0215 | 0.0072 |
rB/mm | 正态 | 0.0330 | 0.0110 |
rC/mm | 正态 | 0.0210 | 0.0070 |
rD/mm | 正态 | 0.0330 | 0.0110 |
φ1/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ2/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ3/(°) | 正态 | 45 | 15 |
φ4/(°) | 正态 | 45 | 15 |
方法 | 参数 | 均值/ rad | 标准差/ 10-4 | 偏度 | 峰度 | 计算次数 |
---|---|---|---|---|---|---|
本文方法 | θ3 | 0.9530 | 8.514 | 0.0010 | 3.007 | 313 |
θ4 | 0.2938 | 0.0002 | -0.0003 | 3.011 | 313 | |
MC方法 | θ3 | 0.9530 | 8.512 | 0.0013 | 2.998 | 1×106 |
θ4 | 0.2938 | 0.0002 | -0.0013 | 3.003 | 1×106 |
表3 响应变量的统计参数
Table 3 Statistical parameters of response variables
方法 | 参数 | 均值/ rad | 标准差/ 10-4 | 偏度 | 峰度 | 计算次数 |
---|---|---|---|---|---|---|
本文方法 | θ3 | 0.9530 | 8.514 | 0.0010 | 3.007 | 313 |
θ4 | 0.2938 | 0.0002 | -0.0003 | 3.011 | 313 | |
MC方法 | θ3 | 0.9530 | 8.512 | 0.0013 | 2.998 | 1×106 |
θ4 | 0.2938 | 0.0002 | -0.0013 | 3.003 | 1×106 |
参数 | L1/10-8 | L2/10-8 | L3/10-8 | L4/10-8 |
---|---|---|---|---|
-1.7661 | 2.1816 | -1.766 | -1.766 | |
448.7 | 192.9 | 193.0 | 192.9 |
表4 可靠性灵敏度分析
Table 4 Reliability sensitivity analysis
参数 | L1/10-8 | L2/10-8 | L3/10-8 | L4/10-8 |
---|---|---|---|---|
-1.7661 | 2.1816 | -1.766 | -1.766 | |
448.7 | 192.9 | 193.0 | 192.9 |
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