全部机械零件可靠性设计.ppt

;零件的可靠性设计;7-1应力分布类型和分布参数的确定;一、实验测定分析法;二、蒙特卡罗随即模拟法;三、解析综合法;三、解析综合法;2.计算应力的确定 名义应力是在机器稳定和理想工作条件下求出的，需加以修正，应力修正系数一般有：载荷系数、应力集中系数、温度影响系数、介质系数等。 （7-3） 其中K为载荷系数，包括工况系数KA，动载系数KV和载荷分布不均系数 。;三、解析综合法;三、解析综合法;2）几何尺寸的分布和分布参数 统计表明，各种几何尺寸均较好??服从正态分布。 可以假定尺寸的偏差 ;例如测得一圆柱体直径d=50±0.08mm，则均值 ，标准差 。从统计学的观点看，认为在一千个这样的圆柱体中，尺寸落在50±0.08mm的范围内有997个，落在范围外的不超过3个。 上试还可用于载荷、应力等标准差，称为“3σ法则”，对于工程分析，足够精确。;所以，零件断面上的工作应力是一个多元函数s=f(s1,s2,...sn)。 如果应力随机变量的变异系数 0.10，每一个随机变量相互独立，且都不起主要控制作用，由中心极限定理知，综合的应力函数基本服从正太分布，即f(s)~N(μs,σs)。 对于静载荷，应力主要取决于载荷和尺寸，所以应力也服从正态分布。;7-2强度分布类型和分布参数的确定;7-2强度分布类型和分布参数的确定;二、国内外发表的材料强度分布数据 大量资料表明，材料的静强度，如屈服极限、强度极限都较好服从正态分布。;;7-2强度分布类型和分布参数的确定;7-2强度分布类型和分布参数的确定;;7-2强度分布类型和分布参数的确定;四、近似估算强度的分布参数 1.静强度的分布参数 在缺乏实验数据时，可近似估计 μr=k1σ0 σr=k1S0 σ0为材料拉伸机械特性的均值，即强度极限σB的均值和屈服极限σs的均值，可从手册中查得；S0为材料拉伸机械特性的标准差，也可用上述原则取；k1为修正系数，k1=ε1/ε2。 ε1为转换系数，ε2为考虑制造中的不均匀性及内部缺陷的影响系数。;7-2强度分布类型和分布参数的确定;;五、强度修正系数 手册和实验数据通常都是名义强度，还需用适当的修正系数进行修正，一般可假定他们都服从正态分布。 1.应力集中系数 有效应力集中系数Kσ的均值和标准差可按下式计算 ;其中为 应力集中敏感系数的均值； 为应力集中敏感系数的标准差； 为理论应力集中系数，设为常数；;2.尺寸系数 尺寸系数一般都是统计数据，下表给出了结构钢的尺寸系数ε。 ;3.表面质量系数 对于强度极限σB≤1470MPa的钢，其表面质量系数β的均值 及标准差σβ如下表所示。β值一般以磨光试件为基准，其中β=1。;7-2强度分布类型和分布参数的确定; 7-3呈分布状态的疲劳曲线;; 假设试件的存活率Pa，即可靠度为试件的循环数N大于某一失效循环数N1，是f1（N） 曲线的阴影面积 不可靠度F（t），即失效概率Pf为 ;7-3呈分布状态的疲劳曲线;; P-S-N曲线制作步骤;2.取对数坐标，连接A点B点，即AB为存活率Ps=50%的S-N曲线。 3.设材料的静强度和疲劳强度为正态分布，按“3σ法则”作呈分布状态的疲劳曲线。; 7-4 呈分布状态的疲劳极限应力图;;;;1、Gerber抛物线，其方程为 2、Von Mises-Hencky椭圆，其方程为 3、Goodman直线，其方程为;4、简化折线ADGC，直线AD与直线GC方程分别为： 式中为均值疲劳极限应力曲线上任一点的最大应力、应力幅、和平均应力。 ; ; 零件的疲劳极限应力受有效应力集中系数，尺寸系数、和表面质量系数的影响。为此，我们提出了疲劳极限综合修正系数 式中各强度修正系数均视为服从正态分布。; 呈分布状态的简化零件疲劳极限应力线;零件的极限应力图中直线AG与GC方程;7-5、稳定变应力下的可靠度计算; 当零件在某一应力循环特征（ ）下，同时承受应力幅和平均应力作用时，其应力分布和强度分布如下图所示。;;同理，可得工作应力的分布参数为：; 将上述分布参数 和 代入连接方程（6-15）便可求出可靠定指数ZR (或β) ，然后按ZR 值由标准正态分布表查出可靠度R(t)。; 若已知规定寿命下的强度分布和零件中的最大应力S1，如下图所，则零件的可靠度为图中阴影面积;; 在规定的寿命n1之下，若已知应力幅水平s1和s2时失效循环数的分布f(N1