考虑概率-区间混合不确定性的<strong>RV</strong>减速器可靠性评估方法

doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2026.05.192

工程设计学报

2026, Vol. 33

Issue (2): 265-274 DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2026.05.192

可靠性与保质设计

考虑概率-区间混合不确定性的RV减速器可靠性评估方法

谢红娟¹(

),雷华金²,王嘉¹

^1.河北工业大学电气工程学院，天津 300401
^2.中国航空工业集团航宇救生装备有限公司，湖北襄阳 441003

Reliability assessment method for RV reducers considering probability-interval hybrid uncertainties

Hongjuan XIE¹(

),Huajin LEI²,Jia WANG¹

^1.School of Electrical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
^2.Aerospace Life-Support Industries Ltd. , Aviation Industry Corporation of China, Xiangyang 441003, China

全文: PDF(1655 KB) HTML

摘要：

RV（rotate vector，旋转矢量）减速器广泛应用于机器人等复杂机械系统，其可靠性直接影响整机性能和使用寿命，而可靠性评估是可靠性设计与优化的重要基础。目前，RV减速器的可靠性评估通常基于概率理论。但由于机械系统的复杂性以及可靠性影响因素的多源性，在实际工程中很难获取所有不确定因素的概率分布，单纯基于概率理论难以保证可靠性评估结果的准确性。为此，创新性地将概率-区间混合不确定性理论引入RV减速器的可靠性评估中，并基于应力-强度干涉理论构建RV减速器的多部件失效准则，从而提出了一种新的RV减速器可靠性评估方法。其中，针对概率-区间混合可靠性计算问题，建立了一种双层嵌套循环求解框架；针对多维混合可靠性计算效率低的问题，分别基于修正混沌控制方法和乘法降维法，提高了概率可靠性和区间不确定性的求解效率。算例结果表明，不确定因素表征方式对可靠性评估结果存在显著影响，采用概率-区间混合不确定参量描述可靠性影响因素，更符合RV减速器服役可靠性的实际情况。所提出的方法为RV减速器的可靠性评估提供了新思路，这可为复杂装备的可靠性设计与优化提供有力支撑。

关键词： RV（rotate vector）减速器; 混合不确定性; 可靠性评估; 失效准则

Abstract:

RV (rotate vector) reducers are widely used in complex mechanical systems such as robots. Their reliability directly affects the performance and service life of the entire system, and reliability assessment serves as a crucial foundation for reliability design and optimization. Currently, the reliability assessment for RV reducers is usually based on probability theory. However, due to the complexity of mechanical systems and the multiple sources of factors influencing reliability, it is difficult to obtain the probability distributions of all uncertain factors in practical engineering. Relying solely on probability theory makes it hard to ensure the accuracy of reliability assessment results. To address this issue, the probability-interval hybrid uncertainty theory was innovatively introduced into the reliability assessment of RV reducers. Based on the stress-strength interference theory, the multi-component failure criteria for RV reducers were established, and a new reliability assessment method for RV reducers was proposed. Specifically, a double-layer nested loop solution framework was established to solve the problem of probability-interval hybrid reliability calculation. To tackle the low efficiency of multi-dimensional hybrid reliability calculation, the modified chaos control method and the multiplicative dimensionality reduction method were respectively adopted to improve the solution efficiency of probabilistic reliability and interval uncertainty. The results of numerical examples showed that the characterization method of uncertain factors had a significant impact on the reliability assessment results. Using probability-interval hybrid uncertain parameters to describe the uncertain factors was more in line with the actual service reliability of RV reducers. The proposed method provides a new approach for the reliability evaluation of RV reducers, which can offer valuable support for the reliability design and optimization of complex equipment.

Key words: RV (rotate vector) reducer hybrid uncertainty reliability assessment failure criterion

收稿日期: 2025-09-10 出版日期: 2026-04-28

CLC:

TH 132.46

基金资助: 航空科学基金资助项目(202400020Y9001)

作者简介: 谢红娟（1986—），女，硕士，从事可靠性分析研究，E-mail: xie_hongjuan@163.com，https://orcid.org/0009-0000-5238-6636

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谢红娟,雷华金,王嘉. 考虑概率-区间混合不确定性的RV减速器可靠性评估方法[J]. 工程设计学报, 2026, 33(2): 265-274.

Hongjuan XIE,Huajin LEI,Jia WANG. Reliability assessment method for RV reducers considering probability-interval hybrid uncertainties[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2026, 33(2): 265-274.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2026.05.192 或 https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2026/V33/I2/265

图1 RV减速器结构示意图

图2 极限状态函数的二维平面示意图

图3 不同概率可靠性求解方法的迭代过程

图4 概率-区间混合可靠性求解流程

表1 行星轮齿面接触疲劳失效分析中相关参数的取值与分布

表2 行星轮齿根弯曲疲劳失效分析中相关参数的取值与分布

表3 摆线轮齿面接触疲劳失效分析中相关参数的取值与分布

表4 基于MCS方法的行星轮齿面接触疲劳最大失效概率计算结果

图5 行星轮齿面接触疲劳最大失效概率随安全系数的变化曲线

表5 不同控制参数下行星轮齿面接触疲劳最大失效概率的计算结果

表6 不同控制参数下行星轮齿面接触疲劳最大失效概率的迭代求解次数

图6 行星轮齿根弯曲疲劳最大失效概率随安全系数的变化曲线

表7 不同安全系数下行星轮齿根弯曲疲劳最大失效概率的计算结果

表 8 不同安全系数下行星轮齿根弯曲疲劳最大失效概率的迭代求解次数

图7 摆线轮齿面接触疲劳最大失效概率随安全系数的变化曲线

表9 不同安全系数下摆线轮齿面接触疲劳最大失效概率的计算结果

计算方法	初值条件
计算方法	$U 0 = 0.2 I Y 0 = Y c + 0.2 Y r$	$U 0 = - ? 0.2 I Y 0 = Y c - 0.2 Y r$	$U 0 = 0.4 I Y 0 = Y c + 0.4 Y r$	$U 0 = - ? 0.4 I Y 0 = Y c - ? 0.4 Y r$
相对误差/%	1.01	1.01	1.01	1.01
MCS	0.333 95	0.333 95	0.333 95	0.333 95
MCCM-MDRM	0.337 32	0.337 32	0.337 32	0.337 32

表10 不同初值条件下摆线轮齿面接触疲劳最大失效概率的计算结果

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