第五章可靠性设计演示文稿.PPT

当强度的标准差变为 ＝14 MPa时 由附表查得可靠度 所以失效概率F=1-R=0.0044。 上述结果表明，当强度和应力的均值不变而缩小其中一个或两个标准差时，可以提高零件的可靠度。这点在常规设计的安全系数法中是无法体现的。因此可靠性设计比常规设计更客观，也更可信。 B.应力一强度均服从对数正态分布时的可靠度计算 此时，可靠度指数为 式中 ， —分别为强度和应力的对数均值 ， ， —分别为强度和应力的对数标准离差 —分别为强度和应力的变差系数 根据ZR查附表可求得可靠度R的值。 例3—7 已知某零件的强度和应力均服从对数正态分布， 其特征值 =100MPa； =10MPa； ＝60MPa； ＝10MPa。计算可靠度。 解：计算得应力和强度的变差系数分别为 则 查附表得可靠度R=Φ(2.689)＝0.9964。 1.3 零部件的可靠性设计 一．零部件静强度的可靠性设计 有些零件在工作过程中所承受的载荷基本上保持不变，如部分螺纹联接件、部分轴类零件等。这类零件的可靠性设计基本上分为三大步骤； A．确定零部件强度的分布参数 B．确定零部件工作应力的分布参数 C．根据联接方程计算可靠度或确定有关参数。 ( ， )； ( ， )； 例3-10 设计一松联接螺拴。已知作用于螺栓上的载荷近于正态分布，其均值和标准离差分别为 =30000N， =0.2 ／3； 螺栓材料强度的分布参数为 MPa， =28.7MPa。求可靠度R=99.5％时 的螺栓直径。 解：A．螺拴强度的分布参数δ( ， )已知。 B．螺栓工作应力的分布参数 ( ， ) 考虑到制造中直径的公差，取螺栓当量直径差 ?d=±0.02 ，因为尺寸偏差是正态分布， 所以d的标准离差为 工作应力的分布参数分别为 均值 变差系数 标准离差 C．因强度和应力均服从正态分布，由附表1，当R=0.995时可靠性指数ZR=2.575。代入联结方程有 解得μd=11.34mm D．确定螺栓直径 采用滚压螺纹，d＝μd+0.72t=11.34+0.72×2=12.78mm 取标准直径M14×2±0.12mm，其实际可靠度R0.995，满足设计要求。 二．零部件疲劳强度的可靠性设计 1.4系统的可靠性设计 所谓系统是指由相互间具有有机联系的若干要素组成，能够完成规定功能的综合体。这里所说的要素是指零件、部件、子系统等。 由于系统是由零部件组成的，所以系统的可靠性与组成该系统的零部件的可靠性以及它们之间的组合方式有关。系统的可靠性设计主要有以下两方而的内容：1)按已知零部件的可靠性数据计算系统的可靠性指标，这属于可靠性预测的问题；2)按规定的系统可靠性指标，对各组成零部件进行可靠性分配，这就是可靠性分配的问题。在这一节中，我们要对这两方面的问题进行讨论。 一．系统的可靠性预测 可靠性预测是一种预报方法，其目的是：1)协调设计参数及指标，提高产品的可靠性；2)对比设计方案，以选择最佳系统：3)预示薄弱环节，采取改进措施。在讲具体的预测方法之前，首先讨论有关系统的逻辑图的概念。 1．系统逻辑图 当我们研究一个系统时，特别是一个大的复杂系统时，首先必须了解组成该系统的各单元或子系统的功能，研究它们的相互关系以及对所研究系统的影响。一个系统小则由一个子系统组成，大则由成百上千个子系统组成。为了清晰地研究它们，在可靠性工程中往往用逻辑图来描述，进而对系统及其组成零部件进行定量的设计与计算。 1)逻辑图的概念 系统的逻辑图表示系统元件的功能关系，它以系统的结构图为基础，根据元件事故对系统工作的影响，用方框表示元件功能而构成。它指出了系统为完成规定的功能哪些元件必须成功地工作。系统逻辑图也称可靠性方框图。 2)系统逻辑图与系统结构图的区别 首先在逻辑图与结构图中元件的表示符号是不一样的。例如，在结构图中我们用 表示电灯，用 表示电容器，用 表示电阻；而在逻辑图中，无论什 么元件，均用方框来表示。其次，结构图表示系统中各组成元件间的结构装配关系，即物理关系；而逻辑图表示各组成元件间的功能关系。 因此，系统逻辑图的形式与故障的定义有关，而系统结构图则与此无关。例如两个并联安装的电容器系统，其结构图如图3—17(a)所示， 若元件故障定义为短路，显然其逻辑关系是电容器Cl、C2任何一个短路就导致系统停运。因此其逻辑图为图(b)所示的串联关系。若故障定义为开路，显然其逻辑关系是电容器Cl、C2同时开路才导致系统停运。因此其逻辑图为图(c)所示的并联关系。