可靠性理论－第5章机械零件的可靠性设计.ppt

可 靠 性理论 第5章 可靠性设计 5.1.3.1可靠性设计的辩证思维 5.1.3.1可靠性设计的辩证思维 (5)设计审查与可靠性的关系 将可能发现的问题解决在产品开发阶段，必须在设计工作的各个阶段，组织设计评审工作。故障模式及危害度分析和审定是设计开发工作计划的重要组成部分，是形成自主开发能力的一个重要环节。 主要有以下几种评审:①市场调研、项目确立的可行性评审。②图样设计完成后的评审。③样机试制后的评审。④性能、可靠性试验结束后的评审。⑤产品鉴定。 评审的主要目的:审查可靠性、可维修性与质量是否取得了均衡，审查费用、功能、加工性、生产效率、使用性等与设计有关的各个要素是否有不完备的地方;审查系统、分系统与零部件的匹配与协调。评审应当是有组织的、客观的、公正的、有理论或试验依据的。 5.1.3.3 汽车可靠性设计的基本内容 5.2 汽车零件可靠性设计 5.2.1、应力－强度干涉理论 应力与强度的概念 应力：产品的工作值，如应力、压力、力、载荷、变形量、磨损量、温度等，常用s表示。 强度：产品能承受这些工作值的能力，用δ表示。 产品的可靠度可以说成是产品的强度大于施加于该产品的应力概率。 5.2.2、压力－强度干涉 下面要解决的三个问题 1）知道了零件的应力和强度的分布后，如何求零件的可靠度。 2）一般的安全系数与可靠度意义下的安全系数的区别。 3）一般机械零件设计中，应力和强度的分布怎么知道？ 5.2.3 问题一、知道了应力和强度的分布，求零件的可靠度5.2.3 .1 特殊情况（公式法）：1） 应力和强度均为正态分布时的可靠性计算 2）当应力和强度均为对数正态分布时可靠性计算 设随机变量s和δ服从对数正态分布，即它们对数lns和lnδ服从正态分布，它们的均值和标准差分别为： 和正态分布一样， 化成标准正态分布。令 5.2.3.2、概率密度函数联合积分法（一般情况） （2）可靠度安全系数 5.2.4、零件的可靠度设计（问题三） （1）、零件设计中的强度和应力分布 材料的静强度分布 试验证明，一般材料的强度极限、屈服极限、延伸率和硬度等均符合正态分布。可查表得到。 应力分布 取决于力和尺寸的分布 一般认为，力为正态分布，均值和方差由试验确定 而尺寸也为正态分布，均值与公称尺寸相同，标准差为公差Δ的1/3,即： （以上假设与事实基本相符，略偏安全） （2）一般函数的统计特征值 例：实心圆杆拉伸应力 齿轮齿根的弯曲应力 一维随机变量的函数 一维随机变量的函数（续） 如果方差较小，再进一步略去二次项，则均值又可进一步近似为： 例 设 多维随机变量的函数 多维随机变量的函数的特征值 可以证明，当随机变量x1,x2,…,xn相互独立时，取一级近似值有 基本函数形式的统计特征值 例5-3： 例5-3续解 例5-3续解 根据零件的可靠度设计零件(计算零件主要尺寸） 例5-4 零件设计的一般过程是先按经验设计（确定尺寸），再检验可靠可靠度，但也有相反的情况。例如： 例5-4 设有圆形拉杆，已知受载荷均值和标准差为 材料的拉伸强度的均值和标准差为 ， 求在可靠度R＝0.99条件下的最小半径的 零件的可靠度设计 例5-4续解 已知圆管受载荷均值和标准差为 材料的拉伸强度的均值和标准差为 ，求在可靠度R＝0.99条件下的最小半径 零件的可靠度设计 例5-4续解 零件的可靠度设计 例5-4续解 第5章 结束 5.3 疲劳强度的可靠性设计简介（不讲） 5.4、可靠性优化设计的概念（不讲） 机械可靠性设计虽然可以确保或预测所设计的机械产品在规定的条件下和规定的使用时间内完成规定的功能的概率，确保产品的可靠性指标的实现，但它不能确保产品具有最佳的工作性能和参数匹配，最小的结构尺寸和质量，最低的成本和最大的效益。因此要将可靠性设计理论和最优化技术结合起来，即采用可靠性最优化设计方法。主要内容分为以下几个部分： （1）系统可靠性的最优分配 （2）以可靠度最大为目标的可靠性优化设计 （3）以可靠