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1、第13卷第4期辽东学院学报(自然科学版)Vol.13No.42006年12月JournalofLiaodongUniversity(NaturalSciences)Dec.2006【电子与机械工程】螺栓联接的可靠性设计连喜军,强宝刚(辽东学院装备材料学院,辽宁丹东118003)摘要:螺栓联接是工程上应用最广泛的连接方式.其功能是连接两钻成通孔的零件要求具有足够的强度。采用“当量可靠度”概念进行螺栓联接的可靠性设计简便可行,使得螺栓联接的可靠性计算更加科学合理。关键词:可靠性设计;可靠度;当量可靠度中图分类号:
2、TH131.3文献标志码:A文章编号:1673-4939(2006)04-0061-04可靠性设计克服了常规设计方法中将设计变量而增大了干涉区,从而使可靠度下降。通过两种可看成常量,仅凭经验选取安全系数及对各因数的不能的设计情况的计算说明这一结论。一为强度与应确定性缺乏考虑等缺点,使设计更趋合理。有关螺力均为正态分布,二为强度服从正态分布,而服从栓联接可靠性问题,广大机械可靠性设计者论述颇对数正态分布,这两种情况下,强度与应力的统计[1][4]多,其主要观点多采用假设条件。然而作者认量分别对应相等。通过计算表
3、明,应力为正态为,在进行螺栓设计的可靠性分析,计算时不加处分布时的可靠度见表1,表2。理地直接采用假设条件是不合理的,其计算结果不表1应力正态分布可靠度能保证设计的可靠性,从而导致产生了偏于危险的参数(μσ,σσ)=(10,0.5),μX=7(μσ,σσ)=(10,1),μX=7结果。文章针对这个问题提出了“当量可靠度”σX/μXR正态R对数正态R正态R对数正态思想及应用它进行紧螺栓联接的可靠性设计方法,0.10000.9997550.9755840.9930070.961760弥补了上述缺陷,保证了设计计算
4、结果的可靠性。0.12500.9985430.9425510.9880180.9318120.15080.9948910.9117740.9804510.9091001螺栓的强度和应力分布0.17410.9886180.9067970.9714780.8870040.2000.9782940.8916600.95593940.891722对于螺栓,影响其疲劳的因素很多,不管这些因素是何分布规律,只要包括的因素足够多,我们表2应力正态分布可靠度就可把强度设置成正态分布。大量的统计资料也证参数(μσ,σσ)=(1
5、0,0.5),μX=8(μσ,σσ)=(10,1),μX=8[2]σ/μ明了这点,如果强度属于右斜分布,此时若假XXR正态R对数正态R正态R对数正态定强度为正态分布,进行设计计算是可行的,设计0.10000.9829960.8856520.9408240.8563780.12500.9631800.8462070.9213490.825063偏于安全。0.15080.9371760.8084060.8990830.800589关于应力分布情况,从目前拥有的统计资料来0.17410.9117330.778269
6、0.8782820.785017看,可能是正态的,也可能是右斜的,由强度—应0.2000.8835840.6501650.8554260.762006[3]力干涉理论可知,有些应力由于右端密度增大收稿日期:2006-10-10作者简介:连喜军(1963—),男,辽宁丹东人,讲师,研究方向:机械零件可靠性设计研究及教学。·62·辽东学院学报(自然科学版)第13卷其中μσ———强度均值;σσ———强度标准离差;式中:R———设计时所要求的可靠度。μχ———应力均值;σχ———应力标准偏差。上式表示强度超过应力的概
7、率必须大于或等于令ξχ=σχ/μχ,ξχ称为应力变力异系数,若根设计时预先给定的可靠度。据表1,表2中的数据将可靠度R与ξχ的关系绘成对于受拉紧螺栓联接,其主要失效模式是螺栓曲线图1,对应于正态分布关系曲线总是位于对数材料的屈服,因此其可靠性设计准则应为:正态分布应力的曲线上方,由此可见,应力服从对P(σs>X)≥R数正态分布时,按应力服从正态分布进行设计计式中:σs———螺栓材料的屈服极限;算,就不能保证可靠性的要求,结果偏于危险,对X———单个螺栓的工作应力;此我们必须采取适当的措施加以解决。利用表1中P
8、(σs>X)———螺栓材料的屈服极限大于螺数据所绘成的曲线,可以将上述的第二种设计情况栓应力的概率。转化成第一种情况处理:若假设应力为对数正态分[5]2.2受拉螺栓联接的可靠性设计方法布,其所需满足可靠度为R,从图1相应的曲线上据上节的分析,讨论我们可按下述步骤进行螺找到R所对应的R′,显然R′>R,将R′作为设计栓联接的可靠性设计:要求的可靠度,而认为强度与应力均服从正态分(1)在不知道确切的分布
