• / 61
  • 下载费用:10 金币  

可靠性设计大全.ppt

关 键 词:
可靠性设计大全.ppt
资源描述:
3.4 机械强度可靠性设计,在常规的机械设计中,经常用安全系数来判断零部件的安全性,即,(3-42),式中,c 为材料的强度;s 为零件薄弱处的应力,[n] 为许用安全系数。这种安全系数设计法虽然简单、方便,并具有一定的工程实践依据等特点,但没有考虑材料强度c和应力s它们各自的分散性,以及许用安全系数[n]的确定具有较大的经验性和盲目性,这就使得即使安全系数n大于1的情况下,机械零部件仍有可能失效,或者因安全系数n取得过大,造成产品的笨重和浪费。,机械可靠性设计和机械常规设计方法的主要区别在于,它把一切设计参数都视为随机变量,其主要表现在如下两方面:,,,,(1)零部件上的设计应力s是一个随机变量,其遵循某一分布规律,设应力的概率密度函数为g(s)。在此与应力有关的参数如载荷、零件的尺寸以及各种影响因素等都是属于随机变量,它们都是服从各自的特定分布规律,并经分布间的运算可以求得相应的应力分布。(2)零件的强度参量c也是一个随机变量,设其概率密度函数为f(c)。零件的强度包括材料本身的强度,如抗拉强度、屈服强度、疲劳强度等机械性能,以及包括考虑零部件尺寸、表面加工情况、结构形状和工作环境等在内的影响强度的各种因素,它们都不是一个定值,有各自的概率分布。同样,对于零件的强度分布也可以由各随机变量分布间的运算获得。,如果已知应力和强度分布,就可以应用概率统计的理论,将这两个分布联结起来,进行机械强度可靠性设计。,设计时,应根据应力-强度的干涉理论,严格控制失效概率,以满设计要求。整个设计过程可用图3-10表示。,,图3-10 可靠性设计的过程,3.4.1 应力-强度分布干涉理论,机械零部件的可靠性设计,是以应力-强度分布的干涉理论为基础的。下面先介绍这一理论的原理,然后再介绍机械零件强度的可靠性设计方法。,式中,[R] 为设计要求的可靠度。,(3-43),,现设应力s 和强度c 各服从某种分布,并以 g(s)和 f(c)分别表示应力和强度的概率密度函数。对于按强度条件式(3-42)设计出的属于安全的零件或构件,具有如图3-11所示的几种强度-应力关系。,(1)情况一 g(s) 和 f(c) 分布曲线不发生干涉,如图3-11(a)所示,应力s 与强度c 的概率分布曲线 g(s) 和 f(c)不发生干涉,且最大可能的工作应力 都要小于最小可能的极限应力 (即强度的下限值)。这时,工作应力大于零件强度是不可能事件,即工作应力大于零件强度的概率等于零,即,,P(s c)=0,具有这样的应力-强度关系的机械零件是安全的,不会发生故障。,此时的可靠度,即强度大于应力 (c s)的概率为:,(2)情况二 g(s) 和 f(c) 分布曲线发生干涉,,如图3-11(b)所示,应力s 与强度c 的概率分布曲线 g(s) 和 f(c)发生干涉。此时,虽然工作应力的平均值 μs 仍远小于极限应力(强度)的平均值 μc ,但不能绝对保证工作应力在任何情况下都不大于极限应力,即工作应力大于零件强度的概率大于零:,P(s c) 0,(3)情况三 g(s) 和 f(c) 分布曲线不发生干涉,如图3-11(c)所示, g(s) 和 f(c) 分布曲线不发生干涉,且最小工作应力都超过零件的最大强度,在该情况下零件将会发生故障或失效。此时,即应力大于强度的全部概率则为失效概率(即不可靠度)F(t) ,以下式表示:,,F(t)=P(s c)=P [(c-s)0],此时,可靠度R = P(cs) = 0,这意味着产品一经使用就会失效。,综上所述,在上述三种情况中:图3-11(a)所示的情况,虽然安全可靠,但设计的机械产品必然十分庞大和笨重,价格也会很高,一般只是对于特别重要的零部件才会采用。图3-11(c)所示的情况,显然是不可取的,因为产品一经使用就会失效,这是产品设计必须避免的。而图3-11(b)所示的情况,若使其在使用中的失效概率限制在某一合理的、相当小的数值,这样既保证了产品价格的低廉,同时也能满足一定的可靠性要求。这种强度-应力发生干涉的情况,不仅是产品设计所需要的,同时也是图3-11(a)所示情况的必然发展,如图3-11(d)所示。,综上所述,可靠性设计使应力、强度和可靠度三者建立了联系,而应力和强度分布之间的干涉程度,决定了零部件的可靠度。,为了确定零件的实际安全程度,应先根据试验及相应的理论分析,找出 f(c)及 g(s)。然后应用概率论及数理统计理论来计算零件失效的概率,从而求得零件不失效的概率,即零件强度的可靠度。,对于图3-11(b)所示的应力-强度关系,当 f(c)及 g(s)已知时,可用下列两种方法来计算零件的失效概率。,概率密度函数联合积分法强度差概率密度函数积分法,1. 概率密度函数联合积分法,为了计算零件的失效概率
展开阅读全文
  微传网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:可靠性设计大全.ppt
链接地址:https://www.weizhuannet.com/p-9837805.html
微传网是一个办公文档、学习资料下载的在线文档分享平台!

微传网博客

网站资源均来自网络,如有侵权,请联系客服删除!

 网站客服QQ:80879498  会员QQ群:727456886

copyright@ 2018-2028 微传网络工作室版权所有

     经营许可证编号:冀ICP备18006529号-1 ,公安局备案号:13028102000124

收起
展开