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机械可靠性设计 太原理工大学机械工程学院 主讲：刘混举 机械可靠性设计 第1章 可靠性设计概论 第2章 机械可靠性设计概述 第3章 机械可靠性设计基本原理 第4章 系统可靠性设计 第5章 机械零部件可靠性设计 第6章 可靠性优化设计与可靠性提高 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.1 机械可靠性设计思想的转变 3.2安全系数设计法 与可靠性设计方法 3.3 应力—强度干涉模型 3.4机械零件的可靠度计算 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.1 机械可靠性设计思想的转变 基本概念: 传统设计+可靠性设计=现代设计 负载(应力)、强度与失效 传统设计→ →可靠性设计 3.1 机械可靠性设计思想的转变 传统设计与可靠性设计的比较： 相同点：研究对象——安全与失效； 参 数——应力s=f(s1,s2…sn) 强度r=g(r1,r2…rn) rs ——安全 rs——失效 r=s为临界状态。 3.1 机械可靠性设计思想的转变 传统设计与可靠性设计的比较——不同点 第3章 机械可靠性设计的 基本原理 3.2 ?安全系数设计法与机械可靠性设计法 1)安全系数设计法 互不干涉的应力—强度分布 应力—强度随时间变化曲线 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.3 应力—强度干涉模型 机械零部件设计的基本目标是,在一定的可靠度下保证其危险断面上的最小强度(抗力)不低于最大的应力,否则,零件将由于未满足可靠度要求而导致失效.这里应力和强度都不是一个确定的值,而是由若干随机变量组成的多元随机函数(随机变量),它们都具有一定的分布规律。 应力--强度干涉模型   应力—强度分布干涉模型原理 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4零件的可靠度计算 1）应力、强度均为正态分布 2）应力、强度均为对数正态分布 3）应力、强度均为指数分布 4）计算实例 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 1）应力、强度均为正态分布 概率密度函数： 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 1）应力、强度均为正态分布 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 1）应力、强度均为正态分布 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 2）应力、强度均为对数正态分布 应力s、强度 r 服从对数正态分布， lns、lnr 服从正态分布， 、 为应力和强度的对数均值； 、 为应力和强度的对数标准差。 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 2）应力、强度均为对数正态分布 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 2）应力、强度均为对数正态分布 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 3）应力、强度均为指数分布 应力 s、强度r服从指数分布时，其概率密度函数为： 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 3）应力、强度均为指数分布 应力 s、强度r服从指数分布时，其可靠度为： 第3章 机械可靠性设计的基本原理 3.4机械零件的可靠度计算 4）计算实例 （1）钢丝绳的可靠度计算 （2）拉杆的可靠度与安全系数计算 （3）服从指数正态分布的零件可靠度计算 第4章 系统可靠性设计 4.1 ?系统可靠性设计概述 4.2 可靠性预测? 4.3? 可靠性分配 4.4 故障树分析 * * 设计理论的发展 设计概念的深化 安全准则：R（t）=P(rs)≥[R] 安全准则：σ[σ];n[n] 设计准则 含义不同 随机变量的组合运算，为多值变量， S(μs，σs)= F(μF，σF)/A(μA，σA) 代数运算，单值变量，如 s=F/A 设计变量 运算方法 不同 应力、强度、安全系数、载荷、几何尺寸等均为随机变量，且呈一定分布