机械可靠性设计及应用-全套PPT课件.pptx

可靠性设计

ReliabilityDesign;一章绪论

二章可靠性定义及评价指标

三章可靠性的数学基础

四章可靠性设计的原理与可靠度计算

五章机械静强度可靠性设计

六章机械系统可靠性设计

七章故障模式影响及危害性分析与故障树分析

八章机械零件可靠性设计应用

九章可靠性试验;;一、可靠性研究的提出

1)随着科学技术的发展，产品质量的含义也在不断地延伸和扩展。

2)新元件、新材料、新工艺的应用可能造成的故障。

3)产品功能多、组成零部件数量增加而导致的故障。

4)产品责任索赔提出的高可靠性要求。

5)可靠性高的产品具有良好的经济效益和社会效益。;二、可靠性技术发展史

20世纪40年代，德国在V-1火箭研制中，提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘积的理论，即把小样本问题转化为大样本问题进行研究。

2)1957年6月4日，美国的“电子设备可靠性顾问委员会”发布了《军用电子设备可靠性报告》，提出了可靠性是可建立的、可分配的及可验证的，从而为可靠性学科的发展提出了初步框架。

3)20世纪50年代至60年代，美国、苏联相继把可靠性应用于航天计划，于是机械系统的可靠性研究得到发展，如随机载荷下机械结构和零件的可靠性，机械产品的可靠性设计、试验验证等。

4)日本于20世纪50年代后期将可靠性技术推广到民用工业，设立了可靠性研究机构和可靠性工程控制小组，大大提高了日本产品的可靠度。;三、可靠性技术研究的重要性

1)可靠性高的产品具有安全性

2)可靠性高的产品具有实用性

3)可靠性高的产品能创造大的经济效;（3）对可靠性指标进行合理的分配。将可靠性指标分配到各子系统，并与各子系统能达到的指标相比较，判断是否需要改进设计。再把改进设计后的可靠性指标分配到各子系统。

（4）把规定的可靠度直接设计到零件中去。;5）强调设计时对产品可靠性的主导作用。强调产品的可靠性从根本上来说，是由设计决定，设计决定了产品的固有可靠性，由制造保证固有可靠度。如果设计不当，则不论制造工艺有多好和管理水平有多高，产品都是不可靠的。

6）必须考虑环境的影响。高温、低温、冲击、振动、潮湿、盐雾、腐蚀、沙尘、磨损等环境激励对可靠度有很大影响。

7）必须考虑维修性。对维修性的考虑，在浴盆曲线的耗损失效期及当有效度是主要可靠性指标时，都必须考虑维修性。不论产品设计的固有可靠性有多好，都必须考虑维修性，否则不可能使产品维持高的有效度。

8）从整体的、系统的观点出发。从整体的、系统的、人机工程的观点出发考虑设计问题，并更重视产品在寿命期间的总费用而不只是购置费用。

9）承认在设计期间及其以后都需要可靠性增长。提供按计划达到预计的可靠性水平方面提供了依据，使得能及早发现问题以便及早地进行对设计的调整。;三、方法与步骤;3）失效模式、影响及危害度分析（FMECA）

研究系统与零部件的相互关系，以便确定可能失效部位、失效模式和失效机理，确定每一失效模式对系统及其零部件产生的影响，认识危害程度并提出可采取的预防改进措施，以提高产品的可靠性。

4）确定零件的失效模式是否是相互独立的

若零件的失效模式是相互独立的，则一种失效模式下的应力与强度计算不受其他失效模式的影响，否则，应对受到影响的失效模式下的应力与强度加以修正，以使计算出的每种失效模式的可靠度相互独立。

5）确定失效模式的判据

机械零部件可能的失效模式有：材料屈服、断裂、疲劳、过度变形、压杆失稳、腐蚀、磨损、振幅过大、噪声过大、蠕变等。;6）得出应力公式

对于每种失效模式，在确定载荷、尺寸、物理性质、工作环境、时间等设计变量及参数之间的函数关系后，得出应力公式。

7）确定每种失效模式下的应力分布

根据应力分布公式，画出零部件应力分布图。

8）确定强度计算公式

零件的强度数据可由材料的强度数据用一些修正参数加以修正后得到。

9）确定每种失效模式下的强度分布

零件的强度分布可由试件的强度分布（材料的强度分布）用每个强度修正系数加以修正后得到。由实验直接得出零件的强度分布则更可靠。

10）确定每种致命失效模式下与应力分布和强度分布相关的可靠度

当零件只有一种致命失效模式时，则仅需按这一种失效模式的判据来计算其可靠度，如果还有其他致命失效模式，则应计算所有致命失效模式的可靠度。;11）确定零件的可靠度

其一：如果在确定每种失效模式下的应力分布和强度分布时已经考虑了其他失效模式的影响，n为可能的失效模式数（n≥1），Ri为第i种失效模式下的可靠度，则零件的可靠度为：;12）确定零件可靠度的置信水平

可靠度是对于零件而言的，而置信水平是对于样本试验结果而言的。

13）按上述步骤求出系统中所有关键零部件的可靠度

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