机械可靠性设计的基本原理.ppt

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1、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

2、计设计理论的发展设计概念的深化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)r>s——安全r

3、s=F/A随机变量的组合运算，为多值变量，S(μs，σs)=F(μF，σF)/A(μA，σA)设计准则含义不同安全准则：σ<[σ];n>[n]安全准则：R（t）=P(r>s)≥[R]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)安全系数设计法认为零件的强度和应力都是单值的,因而安全系数也是单值的。n=/互不干涉的应力—强度分布g(r)f(s)f(s)g(r)尾部发生干涉的应力—强度分布3.2 安全系数设计法与机械可靠性设计法2)可靠性设计法——概率设计法应力—强度随时间变

4、化曲线A—常规设计安全系数；B—实际安全裕度；n—平均安全系数；t0时刻—绝对安全；ts时刻—R=P(s

5、地与时间因素有关,应力s、强度r的分布与时间的关系.当时间t=0时,两个分布有一定的距离,不会产生失效,但随着时间的推移,由于环境,使用条件等因素的影响,材料强度退化,导致在t=t2时应力分布与强度分布发生干涉，这时将可能产生失效.通常把这种干涉称为应力——强度干涉模型。此时，零件的不可靠度（失效概率）与可靠度（安全概率）可分别表示为:F=P(rs)具有F+R=1应力—强度分布干涉模型原理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

6、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RZRZRZ0.50.90.950.9901.2881.6452.3260.9950.9990.99990.999992.5673.0913.7194.2650.9999990.999999

7、90.999999990.9999999994.7535.1995.6215.997可靠度R与可靠性系数Z的对应关系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

8、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3章机械可靠性设计的基本原理第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