机械的可靠性设计与维修性设计
可靠性定义及其度量指标
【大纲考试内容要求】：
1、了解机械失效三个阶段和维修度、有效度、平均无故障工作时间；
2、熟悉可靠性、故障率、可靠性预计、人机界面设计要点。
【教材内容】：
第四节机械的可靠性设计与维修性设计
一、可靠性定义及其度量指标
(一)可靠性定义
所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件(温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等)、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、维修条件(维修方法、手段、设备和技术水平等)。在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。
规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。所以，可靠性是时间的函数。这里所规定的时间是广义的，可以是时间，也可以用距离或循环次数等表示。
(二)可靠性度量指标
1．可靠度
可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。
产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。例如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf(t)个产品出故障，则该产品可靠度的观测值可用下式近似表示：R(t)≈[N—Nf(t)]／N (4—7)
与可靠度相反的一个参数叫不可靠度。它是系统或产品在规定条件和规定时间内未完成规定功能
的概率，即发生故障的概率，所以也称累积故障概率。
不可靠度也是时间的函数，常用F(t)表示。同样对N个产品进行寿命试验，试验到瞬间的故障数为Nf(t)，则当N足够大时，产品工作到t 瞬间的不可靠度的观测值(即累积故障概率)可近似表示为：
F(t)≈Nf(t)／N (4—8)
可靠度数值应根据具体产品的要求来确定，一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。
2．故障率(或失效率)
故障率是指工作到t 时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数，记为γ(t)，称为故障率函数。
产品的故障率是一个条件概率，它表示产品在工作到t 时刻的条件下，单位时间内的故障概率。它反映t 时刻产品发生故障的速率，称为产品在该时刻的瞬时故障率且γ(t)，习惯称故障率。故障率的观测值等于N个产品在t时刻后单位时间内的故障产品数△Nf(t)／△t与在t时刻还能正常工作的产品数Ns(t)之比，即：
γ(t)＝△Nf(t)／[Ns(t)·△t] (4——9)
故障率(失效率)的常用单位为(1／106h)。
产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的，其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线，也称浴盆曲线，如图4—6所示。
由图可见，产品的失效过程可分为以下3个阶段：
(1)早期故障期。产品在使用初期，由于材质、设计、制造、安装及调整等环节造成的缺陷，或检验疏忽等原因存在的固有缺陷陆续暴露出来，此期间故障率较高，但经过不断的调试和排除故障，加之相互配合件之间的磨合，使故障率较快地降下来，并逐渐趋于稳定运转。
(2)偶发故障期。这个期间的故障率降到最低，且趋向常数，表示产品处于正常工作状态。这段时间较长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障是随机的，是偶然原因引起应力增
加，当应力超过设计规定的额定值时，就可能发生故障。
(3)磨损故障期。这个时期的故障迅速上升，因为产品经长期使用后，由于磨损和老
化，大部分零组部件将接近或达到固有寿命期，所以故障率较高。
3．平均寿命(或平均无故障工作时间)
对非维修产品称平均寿命，其观测值为产品发生失效前的平均工作时间，或所有试验产品都观察到寿命终了时，它们寿命的算术平均值；对于维修产品来说，称平均无故障工作时间或平均故障间隔时间，其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时间与发生故障次数之比。4．维修度
维修度是指维修产品发生故障后，在规定条件(备件贮备、维修工具、维修方法及维修技术水平等)和规定时间内能修复的概率，它是维修时间τ的函数，用M(τ)表示，称为维修度函数。5．有效度
狭义可靠度R(t)与维修度M(f)的综合称为有效度，也称广义可靠度。其定义是，对维修产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修理，在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常
状态的概率。
二、系统或产品的可靠性预计
产品的可靠性预计是根据零组部件的可靠性数据来预算产品的可靠性指标，如可靠度、故障率或平均寿命等。
可靠性预计的目的是为可靠性设计选择最佳设计方案提供可靠依据，且在产品定型投产之前就可以对新产品的可靠性做出估计，若达不到预定指标，就可以针对发现的问题及时进行改进设计，从而取得事半功倍的效果。
(一)串联系统的可靠性预计
串联系统的可靠性表示系统中所有单元均正常时，系统才能正常工作。
串联系统的可靠性有如下特点：
(1)串联系统中单元数越多，则系统的可靠性越低；各单元本身的可靠性越低，则系统的可靠性越低。
(2)串联系统的可靠性Rs(t)总是小于系统中可靠度最低单元的可靠性Rimin，而且其寿命取决于该单元的寿命。
(二)并联系统的可靠性预计
并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元能正常工作，系统就能正常工作。
并联系统的可靠度好像钢丝绳的可靠性，只有当所有钢丝绳均断裂，钢丝绳才能完全断开。当然，当断丝数达到一定数量就得降级使用或报废。钢丝绳的寿命是由寿命最长的那股钢丝决定的，故并联系统又称绳索模型。
(三)串并联系统的可靠性预计
任何一个串一并联系统总可以看成是由一些串联式和并联式子系统组合而成。在进行串一并联系统的可靠性预计时，只要用上述方法分别求出各子系统的可靠度，就可以使系统可靠性框图逐步简化，最后总可以简化成一个简单的串联系统或并联系统，于是可求出整个系统的可靠度。
机械设备结构可靠性设计要点
三、机械设备结构可靠性设计要点
(一)确定零件合理的安全系数
安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。确定安全系数时应考虑以下几个因素：
(1)环境条件的影响如温度、湿度、冲击、振动等；
(2)使用中发生超负荷或误操作时的后果；
(3)为提高安全系数所付出的经济代价是否合算等。
安全系数的提高应通过优化结构设计来达到，而不是简单地通过增加构件尺寸、增加重量或增加费用等方法来实现。
(二)贮备设计(冗余设计)
贮备设计是指将若干功能相同的零组部件作为备用机构，当其中某个零组部件出现故障时，备用机构马上启动工作，使机器仍能保持正常工作。例如，滚动轴承中的双排滚珠，当其中一排损坏时，另一排仍可以维持正常工作。
采用贮备设计的产品，一般是有剧毒的化工设备、故障率较高的设备、流水生产线上的关键设备或一旦出现事故损失较大的设备。
贮备设计的目的在于提高可靠性，如果盲目采用，或设计不当将会因增加体积、重量和费用而导致相反的效果。
(三)耐环境设计
在产品设计时要考虑环境条件的影响，应进行耐机械应力(振动、冲击等)设计和抗气候条件(高温、低温、潮湿、雨淋、日晒、风化、腐蚀等)设计。设计时就应预计产品实际使用的环境条件，并采取相应的耐环境措施。为此，在设计、试制阶段要进行实验室模拟或现场作预计环境条件下的可靠性试验，如耐久性试验、寿命试验、环境试验、可靠性测定和可靠性验证等试验。
(四)简单化和标准化设计
产品简单化和标准化是提高可靠性的关键，即产品在满足功能要求的前提下，其结构越简单越好，因为这时零件数少了，发生故障的机会就少了。
在简单化和标准化设计中应注意如下几点：
(1)应避免单纯追求高水平及复杂化，尽量选用标准件。
(2)要处理好极限设计，设计时应考虑并保证产品在各种恶劣条件下工作的可靠性，可以通过保险机构、连锁机构等安全装置或安全措施来解决。
(五)提高结合部的可靠性
机械产品都是由若干零部件组成，故零部件间的结合部位很多。结合部位的配合性质有相对静止的，也有相对运动的，还有要求密封的，所以相应的有各种连接方式，如有螺栓螺母连接、焊接连接、销子或键连接、齿轮齿条连接、滑板与导轨连接或主轴与轴承连接以及法兰、密封圈与转轴或箱体连接等。这些结合部位的故障率一般都比较高，所以极易诱发其他故障的发生。为此，在可靠性设计时应特别注意设法提高结合部位的可靠度，即保证结合部的连接强度、刚度及配合精度和密封要求等。
(六)结构安全设计
在结构设计时，要做到结构合理，从根本上消除危险与有害因素，使操作者彻底从危险部位或危险状态下解脱出来，是提高产品可靠性和安全性的根本出路。例如，铁路上两节车厢之间的联接器，传统的方法用的是连杆插销联接器，工人在脱开或连接两节车厢时，必须接近两节车厢之间进行拔出或插入销子的操作，这时工人就处于可能被两节车厢撞击或挤伤的危险部位中，随时都可能被撞伤。而现在使用的车辆自动联接器，不需工人到两节车厢之间直接操作，而是利用低速相碰触自动连接。因为根除了危险因素，当然也就不会发生被车厢撞伤的事故了。
(七)设置齐全的安全装置
作为可靠性较高的现代化机械设备，已具备也必须具备必要的安全装置，以便用来防止超载、超行程、超温、超压、误操作、误接触、外部环境突变(如停电、停气等)而引起的事故以及限制事故的扩大。一般都是通过在线监测仪器及时捕捉异常信号的变化，当超限时立即发出警报信号、故障显示或自动停机等。这是设计、制造部门应完成的任务，绝不应把危险与有害因素等事故隐患留给用户。
(八)人机界面设计
人机界面是人与机器交换信息的环节，如果人机界面设计不当，人与机器相接触造成能量逸出，将直接会导致事故发生。所以在人机界面设计时，即人机工程设计时，必须考虑人的生理、心理因素，考虑人机协调关系，如人的正常生理能力和允许限度。要求所设计的显示器，长时间观察或监听而不易疲劳；操纵机构应设计成在操作时需要用的操作力不大，有“手感”而不沉重；控制器和显示器应尽量少而集中，配置合理，避免操作失误；
且设有连锁保护装置，做到即使误操作某一控制器也不会引起事故。
一、单选题:
1、在（），机器的故障率降到最低，且趋向常数，这段时间较长，这时发生的故障是随机的，是偶然原因引起应力增加，当应力超过设计规定的额定值时，就可能发生故障。
A. 早期故障期
B. 偶发故障期
C. 正常工作期
D. 磨损故障期
A B C D
你的答案：标准答案：b
本题分数：16.67 分，你答题的情况为错误所以你的得分为0 分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
2、（）是系统或产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。
A. 可靠性
B. 成功率
C. 完成率
D. 可靠度
A B C D
你的答案：标准答案：d
本题分数：16.67 分，你答题的情况为错误所以你的得分为0 分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
3、故障率是指工作到t 时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后（）时间内发生故障的概率。
A. 一定
B. 单位
C. 相同
D. 较短
A B C D
你的答案：标准答案：b
本题分数：16.67 分，你答题的情况为错误所以你的得分为0 分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
4、以下有关串并联系统说法正确的是（）
A.串联系统中单元数越多，则系统的可靠性越高
B.串联系统的可靠性总是大于系统中可靠度最低单元的可靠性
C.并联系统可靠性表示系统中所有单元都能正常工作，系统才能正常工作。
D. 任何一个串一并联系统总可以看成是由一些串联式和并联式子系统组合而成
A B C D
你的答案：标准答案：d
本题分数：16.67 分，你答题的情况为错误所以你的得分为0 分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
5、现在使用的车辆自动联接器，不需工人到两节车厢之间直接操作，而是利用低速相碰触自动连接，从而不会发生被车厢撞伤的事故，这是应用了（）。
A. 耐环境设计
B. 结构安全设计
C. 简单化和标准化设计
D. 提高结合部的可靠性
A B C D
你的答案：标准答案：b
本题分数：16.67 分，你答题的情况为错误所以你的得分为0 分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
二、多选题:
6、安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。确定安全系
数时应考虑的因素有：（）
A、对人危害程度大小
B、环境条件的影响
C、使用中发生超负荷或误操作时的后果
D、为提高安全系数所付出的经济代价是否合算
E、操作人员技术水平
A B C D E
你的答案：标准答案：b, c, d
本题分数：33.33 分，你答题的情况为错误所以你的得分为.00 分解析：
--------------------------------------------------------------------------------
7、以下是机械设备结构可靠性设计要点的是：（）。
A. 确定零件合理的安全系数
B. 经济合理性设计
C. 冗余设计
D. 设置齐全的安全装置
E. 耐环境设计
A B C D E
你的答案：标准答案：a, c, d, e
机械可靠性设计发展及现状
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 机械可靠性设计发展及现 状 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1230-100 机械可靠性设计发展及现状 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的
机械设备可靠性分析论文
机械设备可靠性分析摘要：机械的可靠性设计在机械设计中具有重要的作用，它对机械是否能够稳定的工作起决定性的作用。本文主要介绍了机械可靠性设计的特点，机械可靠性设计的流程，以及在机械可靠性设计中的常用的可靠性分析方法和设计技术，最后结合最近的机械可靠性的发展，介绍了机械可靠性设计的发展趋势，从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。 引言：随着科学技术的发展，对产品的要求不断提高，不仅要具有好的性能，更要具有高的可靠性水平。采用可靠性设计弥补了常规设计的不足，使得设计方案更加贴近生产实际。所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史, 以电子产品可靠性设计为先导的可靠性工程迄今发展得比较成熟, 已形成一门独立的学科。相比之下, 机械产品的可靠性设计与研究则起步较晚。所谓机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安装误差等因素的影响，使机械产品的系统参数具有固有的不确定性，因此考虑这种固有随机性的可靠性设计技术至关重要。据有关方面统计，产品设计对产品质量的贡献率可达70%～80%，可见设计决定了产品的固有质量特性(如：功能、性能、寿命、安全性和可靠性等)，赋予了产品“先天优劣”的本质特性。上世纪60年代, 对机械可靠性问题引起了广泛的重视并开始对其进行了系统研究。虽然国内外都投入了研究力量, 取得了一定的进展，但终因机械产品可靠性涉及的领域太多、可靠性研究的范围大、基础性数据缺乏等原因，机械可靠性设计在工程实际中应用得并不广泛。本文简要介绍了可靠性技术在机械领域中的应用，主要介绍了一些在机械产品设计中应用的较为成熟的可靠性技术和可靠性设计方法，并且结合当今可靠性工程学科的发展，指出了可靠性技术在机械领域中的发展和趋势。 正文：机械产品的可靠性要受到诸多因素的影响，从产品的设计、制造、试验，到产品使用和维护，都会涉及到可靠性间题，也就是说它贯穿于产品的整个寿命周期之内。如何使产品在整个寿命周期内失效率最小，有效度高，维修性好，经济效益大，经济寿命长，是我们对产品进行可靠性设计的根本目的。机械产品的可靠性设计并不是一种崭新的设计方法, 而是在传统机械设计的基础上引入以概率论和数理统计为基础的可靠性设计方法。这样的设计可以更科学合理地获得较小的零件尺寸、体积和重量, 同时也可使所设计的零件具有可预测的寿命和失效率, 从而使产品的设计更符合工程实际。 目前在机械工程中可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方面。现代生产的经验表明，在设计、制造和使用的三个阶段中，设计决定了产品的可靠性水平，即产品的固有可靠性，而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础，但是试验不能提高产品的可靠性，只有设计才能决定产品的固有可靠性。图1所示为三者的关系。 图1 机械产品与可靠性关系框图 机械产品的设计，它包括整机产品的设计和零部件的设计。整机产品可将其作为一个系统进行设计，设计的方式主要有两种，第一种是根据零部件的可靠性预测结果，计算产品系统的可靠性指标，这就是系统的可靠性预测，其结果满足指标要求即可。如果不能满足要求，就要按第二种方式
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设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法 这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的
机械产品可靠性设计综述
机械产品可靠性设计综述 一、可靠性设计的基本概念 可靠性设计的定义： 定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。 可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。 可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。 可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。 可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。 二、可靠性设计的基本原理 （1）选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件，尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。 （2）结构简化，零件数削减。如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%，大大提高了可靠性。 （3）考虑功能零件的可接近性，采用模块结构等以利于可维修性。 （4）设置故障监测和诊断装置，保证零件部设计裕度（安全系数/降额）。 （5）必要时采用功能并联、冗余技术。如日本的液压挖掘机等，采用双泵、双发动机的冗余设计。 （6）失效安全设计（Failure Safe），系统某一部分即使发生故障，但使其限制在一定范围内，不致影响整个系统的功能。 （7）安全寿命设计（Safe Life），保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车，转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。 （8）加强连接部分的设计分析，例如选定合理的连接、止推方式。考虑防振，防冲击，对连接条件的确认。 （9）可靠性确认试验，在没有现成数据和可用的经验时，这是唯一的手段。尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。主要通过试验确认。 三、可靠性设计的基本方法 为了使设计时能充分地预测和预防故障，把更多的失效经验设计到产品中，因而必须邦助设计人员掌握充分的故障情报资料和设计依据。采取以下措施：
机械零件强度可靠性设计的简单分析
机械零件强度可靠性设计的简单数学分析 ---《数学文化》的读书报告 徐华超 机设8班，2009302349 摘要 我们都知道传统的设计方法是把设计变量当做确定性变量来看待。但是对于一大批同类产品总任何特定的一件来讲，许多设计变量（例如工作载荷，极限应力，零件尺寸等）都是随机变量。如果在产品的设计过程中通过概率与统计的方法来分析和处理这些随机变量，则可以更为准确的把握产品的可靠性。基于上述思想及相应的方法进行对机械零件强度可靠性设计中变量分析，可以确定产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完成规定功能的概率，这一概率就是反应产品可靠性的定量指标之一。 关键词 应力 概率密度函数 正态分布 引言 可靠性作为产品的一个重要的质量指标特征，它表示产品在规定的工作条件下及规定 的使用期限内完成规定功能的能力。在现实中可靠性好可以有效的在规定的时间内完成功能，对产品的安全性，口碑和性价比起到至关重要的作用！在设计产品中所遇到的各种变量采用概率和统计的方法来分析和处理，可以较为准确的把握产品的可靠性。机械零件的概率设计和相应的可靠度计算是机械可靠性设计的一项重要内容，下面就机械强度的可靠度计算方法做一阐述。 （一）基本概念及公式 如果广义的讲，可以把一切引起失效的外部作用的参数叫做应力，而把零件本身抵抗失效的能力叫做强度，则通过判断应力是否超过强度就可以判断零件的安全性。若将应力和强度视为随机变量，通过计算强度高于应力的概率，就得到零件的可靠度。根据这一思想建立的可靠度计算模型成为应力-强度干涉模型，这也是进行各种机械零件的概率设计的基础。 狭义的概念的应力-强度干涉模型是以零件的强度指标（例如零件的极限应力 lim δ)和作 用力σ都是随机变量的客观事实为基础的。由于它们都是随机变量，因而必然会有相应的分布规律。令g （r)表示强度指标r 的概率密度函数，p （s ）表示作用应力s 的概率密度函数。显然，零件失效的条件可以用以下两式的任一个来描述 r s <
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机械可靠性设计发展及现状 (新编版) Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system. ( 安全技术) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改
机械可靠性设计发展及现状(新编版) 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国
可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题，在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题(另外两个是加速试验和软件可靠性)之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题，因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展： 1.1.20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。 1.2.1957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
实现机械工程的可靠性优化设计
实现机械工程的可靠性 优化设计 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
实现机械工程的可靠性优化设计自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法
这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的功能和目标，简单而言就是损失越多说明偏差越大，从侧面反映出产品的质量不过关，减小偏差则是提高产品质量的有效办法，大多是通过严格控制材料和生产工艺，以达到最大限度地减少错误的目的。然而，这种方法的缺点同样十分明显，经费相对昂贵以及技术太过复杂，难以完成。经过人们不断的摸索和实验，提高自身的抗干扰能力已成为此方法的主要途径，此方法的途径也非常的多，它是将很多的办法融合起来。良好的机械强度会比较高增强产品的可靠性。 1.2.降额设计 这个方法是当产品工作时其零件所受的应力都在其额定范围之内，为了达到降低应力的目的可以使零部件的所承受的应力降低或是提高零部件的质量。根据大量的工程实践表明，机械故障率非常低的产品其机械零件都是在低于其设定的工作压力之下进行工作的，而可靠性也随之升高。为了找到最好的降额办法，就需要不断的进行反复的实验。这是就
机械可靠性设计课程教学大纲
《机械可靠性设计》课程教学大纲 课程编码：08541032 课程名称：机械可靠性设计 英文名称：Reliability of Mechanical Design 开课学期：第6,7学期 学时/学分：30 / 1.5 课程类型：选修课 开课专业：机械科学与工程学院 选用教材：自编讲稿 主要参考书：机械可靠性设计徐灏著机械工业出版社 机械可靠性设计刘惟信著清华大学出版社 执笔人：王军 一、课程性质、目的与任务 本课程系选修课，介绍了可靠性设计的原理及概貌。系统地讲述了机械强度可靠性设计的原理，静强度的可靠性设计和疲劳强度的可靠性设计。其主要任务是培养学生： 1、了解可靠性设计的概念、重要性及原理。 2、掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法。 3、掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法。 4、有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 5、为学生的进一步深造打基础。
“可靠性”是产品质量和技术措施的一个最重要的指标，早已受到世界发达国家的高度重视，因此，在我国对工科学生开设此门科程，具有非常重要的现实意义。 二、教学基本要求 了解可靠性设计的概念、重要性及原理，掌握机械静强度可靠性设计的基本思想和方法，掌握机械疲劳强度可靠性设计的基本思想和方法，有能力解决一般机械强度可靠性设计的问题。 三、各章节内容及学时分配 1、可靠性概念（4学时）：可靠性与质量的关系；可靠性的定义； 衡量可靠性的尺度。(掌握) 2、统计分析的基础知识（4学时）：随机变量；概率的概念；母 体、个体和子样；均值与中值；方差与标准差；平均秩与中位秩； 正态分布；对数正态分布；指数分布；威布尔分布。（了解） 3、机械强度可靠性设计的基础理论（6学时）：可靠性设计方法 的基础理论(理解)；零件强度分布率及分布参数的确定；零件应力分布率及分布参数的确定；强度可靠性计算条件式与许用可靠度；强度可靠性设计方法及步骤(掌握)。 4、静强度可靠性设计（4学时）：拉杆；梁；扭转圆杆；转轴的 强度可靠性设计。(掌握) 5、疲劳强度可靠性设计（8学时）：S-N及P-S-N曲线；疲劳极限
机械可靠性设计发展及现状详细版
文件编号：GD/FS-3657 （安全管理范本系列） 机械可靠性设计发展及现 状详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
机械可靠性设计发展及现状详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来，随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟，电子产品可靠性的相对稳定，电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟；机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展，美国
可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题，在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题( 另外两个是加速试验和软件可靠性) 之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题，因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946 年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60 年代，对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究，其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究，并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展： 1.1.20世纪40年代，德国在V-1火箭研制中，
机械可靠性设计
机械可靠性设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
机械可靠性设计概述 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制（2）班 组员： 黄佳辉 芦朝晖
摘要 可靠性就是产品在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力，无论任何产品或是零件能否在复杂多变的环境下发挥其应有的功能是至关重要的，目前几乎所以的机器在设计制造的过程中都必须考虑其可靠性，可靠性设计已经变得越来越重要，怎样合理的采用科学的可靠性设计方法使机器能够在要求的工作环境下不会失效损坏是设计中必须考虑的重要问题，只有这样才能提高和稳定产品的可靠性。 关键词：可靠性发展趋势设计方法意义原理 正文 机械可靠性设计的目的就是确保其设计的机械零件能够在规定的工作时间，规定的条件下完成规定的功能。机械产品是在综合学科交叉作用下的高新技术的衍生物， 其主要功效就是实现产品运行过程中的安全性、可靠性[1] 。一个产品如果无法保证其 运作的稳定性，将会极大的威胁到人生安全，而且稳定性也是对产品质量的一种保证。 一机械可靠性设计研究发展状况 国内主要的可靠性研究机构有中国赛宝实验室（CEPREI，工业和信息化部电子第五 研究所）、摩尔实验室（MORLAB）等。中国赛宝实验室是中国唯一专业进行电子产品质量与可靠性研究的权威机构。可靠性研究分析中心（RAC）是中国赛宝实验室的核心技术部门，是按国际标准ISO17025管理和运行的实验室，主要开展电子产品失效分析、破坏性物理分析、电子制造技术服务、电子产品污染控制技术项目等。 经过多年的建设和发展，分析中心在电子材料、元器件、封装、组装和电子辅料的质量与可靠性方面，具有完善的检测、分析和试验能力；开展有毒有害物质（RoHS）、环境评估与监测、ODS替代技术检测等方面的技术服务，是目前国内最先进、综合技术能力最强的电子制造技术支持实验室和环保检测实验室。 摩尔实验室中的可靠性实验室主要实验为：气候环境实验、机械环境实验、高温可靠性实验。环境试验室拥有一批国际、国内着名的专业环境试验设备制造商生产的气候环境试验设备；设备技术先进、性能稳定、功能齐全，可编程控制，自动绘制试验曲线；可按IEC、ISO等国际标准和国家标准(GB)、行业标准、企业标准，以及客户的要求进行高温、低温、恒温恒湿、交变湿热、温度变化、温度/湿度组合循环、低气压等气候环境试验。环境试验室还拥有面积40余平方米的具有国内领先水平的大型淋雨试验室，配备了可编程控制、不锈钢材料的垂直淋雨、摆管淋雨、花洒淋雨、防
机械工程的可靠性优化设计分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b1942870.html, 机械工程的可靠性优化设计分析 作者：刘峰王庆鑫赵秉祝 来源：《装饰装修天地》2020年第01期 摘; ; 要：随着我国经济技术的快速发展，人们对机械工程提出了更高的要求，机械工程产品应用广泛，对产品可靠性有较高要求，需要从多角度出发，对产品可靠性进行优化设计。首先对机械工程产品可靠性设计现状进行分析，探讨机械工程产品可靠性设计存在的不足。在此基础上，研究机械工程产品可靠性优化设计要点，提出几点具体的优化方法，以期促进其产品质量水平的提升。 关键词：机械工程;产品可靠性;优化设计 1; 引言 我国机械工程制造业发展较快，产品质量水平不断提升，已经进入良性发展期。但是在机械工程产品设计中，由于未能处理好产品功能扩展与可靠性要求的关系，导致产品可靠性存在不足，容易对产品使用安全造成一定影响。针对这种问题，应在提升产品可靠性设计重视度的基础上，采取有效的优化措施，为产品可靠性提供保障。 2; 机械工程可靠性优化的现状 我国机械工程制造业发展的起步较晚，在上世纪80年代时，才在产品可靠性设计方面取得一定突破。随着国内机械工程产品可靠性研究组织机构的相继成立，加快了我国产品可靠性设计的标准化进程，对于推动机械工程制造业发展做出了重要贡献。但客观而言，我国机械工程产品可靠性研究仍落后与西方发达国家，现有研究成果也偏重于理论，在实际生产领域的应用较少。从机械工程实践情况来看，由于缺少产品可靠性的优化设计经验，难以根据机械工程产品的实际用途、功能性能特点，对产品可靠性作出有效优化。或因产品可靠性优化设计周期较长，影响了实际工程进程。再加上成本等方面的客观限制条件，导致部分产品可靠性不足，容易影响机械工程产品的运行安全性和稳定性。针对这种状况，必须提高对机械工程产品可靠性设计的重视，同时应明确机械工程产品可靠性设计优化应贯穿于工程实践的全过程中，与产品制造、安装、使用及维修紧密结合起来，不断积累经验，提高机械工程产品可靠性设计水平。 3; 机械工程的可靠性优化设计原理 3.1; 机械可靠性定量设计方法
机械可靠性设计
基于鞍点估计的机械零部件可靠性灵敏度分析 摘要 对机械结构来说，可靠性指标一般随材料特性、几何参数、工作环境等不确定性因素变化而减弱，所以结构的可靠度、灵敏度就显得尤为重要，对机械零部件可靠性灵敏度的分析也是亟不可待。 本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点，能有效解决统计资料或实验数据较少而难以确定设计变量的分布规律的问题。将可靠性设计理论、灵敏度分析技术与鞍点逼近理论相结合，以前面可靠性数学模型为基础，系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式，讨论了基于鞍点估计法的机械零部件可靠性灵敏度计算问题，为进一步分析机械零部件的可靠性稳健设计奠定了理论基础。 关键词：不确定性鞍点灵敏度可靠性 第一章绪论 1.1机械可靠性设计理论研究进展 很早以来人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量问题，这只是靠人们的经验评定产品可靠还是不可靠，并没有一个量的标准来衡量；从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性再到非概率可靠性以及最近提出的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，表明定量衡量产品质量问题的理论方法从产生到现在已有了长足的发展；对于复杂结构的复杂参数由单纯的概率非概率可靠性分析方法发展到可靠性灵敏度分析的各种分析方法，使得这一理论日续丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。可靠性当今已成为产品效能的决定因素之一，作为一个与国民经济和国防科技密切相关的科学，未来的科技发展中也必将得到广泛的研究和应用。 20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析，已标志着结构可靠性理论研究的初步开始。20世纪40年代以来，机械可靠性设计理论有了长足的发展，目前为止己
电子产品可靠性设计总结V1.1.0
电子产品可靠性设计总结V1.1.0 一、 印制板 ㈠，数据指标 1，印制板最佳形状是矩形（长宽比为3:2或4:3），板面大于200*150mm时应考虑印制板所承受的机械强度。 2，位于边沿附近的元器件及走线，离印制板边沿至少2mm，以防止打耐压不过。 3，焊盘尺寸以金属引脚直径加上 0.2mm 作为焊盘的内孔直径。例如，电阻的金属引脚直径为 0.5mm，则焊盘孔直径为 0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加1.0mm。 4，常用的焊盘尺寸 焊盘孔直径/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 焊盘外径/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4 5，元器件之间的间距要合适，以防止焊接时互相遮挡，导致无法焊接。 6，走线和元器件与边界孔、固定孔之间的距离要足够的大，以防止无法添加平垫和螺丝，也可防止可耐压时不能通过。 7，PCB板的尺寸要与相关的壳子相匹配，固定孔之间的位置也要与要关的壳体固定位置相适合。 8，尽量用贴片元件，尺可能缩短元件的引脚长度。（地线干扰） ㈡，设计方法 1，保证PCB板很好的接地。（信号辐射） 2，屏蔽板尽量靠近受保护物体，而且屏蔽板的接地必须良好。（电场屏蔽） 3，易受干扰的元器件不能离得太近。（元件布局） ㈢，注意事项 1，以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。 2，使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。填充为网格状，以散热。 3，包地。对重要的信号线进行包地处理，可以显著提高该信号的抗干扰能力，当然还可以对干扰源进行包地处理，使其不能干扰其它信号。 4，严格确保元器件的焊盘大小足以插入元器件。各个元件间的距离不能太近导致元器件无法放下或无法焊接。 5，尽量少用过孔。 6，画完印制板图后，看看每个元器件的标号的方向正否统一。 7，元器件的标号不能画在其它元器件的焊盘内，也不能被其它原器件挡住。 8、接口应有文字说明其接口功能定义。 9、安装孔周围应不能走线，防止螺丝与信号线短接。 二、 PCB走线 ㈠，数据指标
压力容器的机械强度可靠性设计分析
压力容器的机械强度可靠性设计分析 发表时间：2017-04-26T10:10:01.000Z 来源：《电力设备》2017年第3期作者：王悦1 王庆元2 [导读] 从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质量。 （1.哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司河北秦皇岛 066206；2.河北汉光重工有限责任公司河北邯郸 056028）摘要：随着社会的发展和对压力容器使用需求的不断增多，在对压力容器的机械强度可靠性设计进行分析时发现，压力容器的壁厚会受到使用时间和受压材料的影响，而且年限的不同也会使得腐蚀裕量的取值出现一定的改变。因此，从实际生产情况来看，压力容器的可靠性通常能够体现出设计水平的优化和提高，为了实现这个目的那么就需要对零件及部件进行有效的计算，这样才能保证压力容器的质 量。 关键词：压力容器;机械强度;可靠性;设计分析 引言 我国压力容器的机械强度可靠性设计都较为随意，没有对于压力容器可靠性的明确要求，而以上的可靠性方法主要通过公式、假设等进行分析概括。压力容器的机械强度可靠性设计的主要目的是为了时压力容器的机械强度能够达到安全水平，经济水平、外界环境以及应力等都是对压力容器的机械强度可靠性设计的最终考量，因此，压力容器的机械强度可靠性设计具有极其重要的作用。 1压力容器可靠性设计的意义 压力容器可靠性是指其在特定的情况下，能够让使用功能满足用户的需求，并且在使用的过程不发生故障性质。与压力容器机械强度可靠性存在密切关联的因素有使用环境、环境温度、消费者使用需求以及应力等，压力容器机械强度的可靠性和压力容器的使用时间存在密切联系，随着压力容器使用时间的延长，压力容器机械强度的可靠性逐渐降低，也正是由于有可靠性的存在人们才对压力容器产生了使用寿命的认识。无论是电子产品还是人们日常生活用品，研究可靠性都是非常有必要的。随着国家经济水平和人们生活质量的提升，人们对压力容器的要求也越来越高，在科技发展的支持下，压力容器可靠性得到了大幅度的提升，由于可靠性在一定程度上体现了一个国家的实力水平，因此产品的可靠性研究具有非常重要的意义。 2理论基础 根据国家标准，压力容器设计应充分的考虑实际厚度和计算厚度的附加值。实际厚度的附加值是指筒体的腐蚀裕量和材料得到实际厚度误差，材料的实际厚度误差是根据材料标准中所规定的误差范围进行计算口，而筒体的腐蚀裕量则指的是压力容器中所装的物体对材料腐蚀速率的影响和对压力容器的预期使用时间的计算等。通过长期实践研究表明，我国大部分的压力容器机械强度可靠性设计，在对使用寿命进行计算的弹性失效的中径公式都是将其设为极限情况，计算并没有考虑到腐蚀裕量，所以所得出的结果与实际存在差别。 3可靠性设计的步骤 在一般情况下，压力容器的机械强度的可靠性设计主要划分成为六大主要步骤，第一步，计算压力容器的强度系数以及其可靠度；第二步，按照计算公式得出压力容器的故障概率 F=I=R；第三步，利用前一个步骤得出的故障概率计算压力容器的可靠度；第四，计算生产材料的所能承受负载的强度；第五，利用之前计算的可靠度并通过公式得出压力容器的应力均值；最后，利用各项计算结果和测量数据确定压力容器的预算厚度。 4压力容器的机械强度可靠性设计的基本方法 4.1压力容器筒体厚度的计算 在 20 世纪中叶，科研工作者对路合金强度进行有效计算时，发现了实际条件下材料的腐蚀深度分布形式。随着科学技术的发展与进步，压力容器的研究领域也得到了一定的扩展，随之有关材料腐蚀的研究成果也越来越多。所以，可以进一步计算出压力容器筒体的腐蚀裕量，同时还可以系统性地计算出容器筒体的原始厚度。按照蒙特卡罗的研究方法可以得知，如果一个压力容器筒体厚度是22 mm，那么在它使用 10 年之后。压力容器的可靠性是 0． 9 的五次方。所以说在多次试验之后可知，压力容器筒体的厚度将会与其使用年限有一定的关系。在压力容器的使用过程中，其可靠性务必要高于 0． 9 的五次方才可以。 4.2 受压材料的科学利用 选用不同的受压材料将会直接影响压力容器的机械强度，因此对于受压材料的选择至关重要。在选择受压材料时，要按照设计压力、外界环境和介质腐蚀性的实际参数来确定。除此之外介质的选择也很重要，介质易燃、易爆就会影响受压材料，所以说在压力容器中所使用的材料务必要满足工作需求及国家制定的行业标准。基于此，科学的设计结构也将会影响压力容器的可靠性。 4.3重视极限情况的存在 压力容器在使用的过程中，其筒体的厚度会产生比较大的变化，与此同时，筒体在应力的作用下，也在随之发生变化，因此，在压力容器的机械强度可靠性设计过程中，需要充分考虑筒体所盛放的介质对于筒体腐蚀速率的作用，相关科研人员需要利用公式计算压力容器在使用过程中筒体的实际厚度，与此同时，压力容器的筒体在受到应力的情况下，可靠性受到破坏的情况有两种，一种是压力容器的筒体发生了屈服失效的情况，第二种情况是压力容器的筒体产生了断裂。因此，科研人员需要分析压力容器在极限情况下发生的失效，在最大程度提升压力容器的抗压值，提高其可靠性。 结束语 总之，在压力容器的机械强度可靠性设计中，尺寸是设计需要重点参考的数据，科研人员必须根据不同压力容器的实际情况对可靠性进行设计可以将压力容器的机械强度可靠性分为设计一生产一使用一保养等步骤。机械强度的可靠性设计是一项较为复杂的过程，压力容器机械强度可靠性设计的主要目的是确保压力容器的机械强度能够符合安全要求，外界环境、应力和经济水平都是对压力容器机械强度可靠性设计的考量，所以加强压力容器机械强度的可靠性设计应当引起人们足够的重视。 参考文献 [1]胡小芳,郑小海.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].化工管理,2015,19:162-164. [2]黄胜.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].山东工业技术,2015,24:44.
机械可靠性设计与安全系数设计方法的对比分析
机械可靠性设计与安全系数设计方法的对比分析 姓名：梁伟文 单位：太原理工大学机械工程学院山西太原030024 摘要：分析了机械强度计算方法中采用的安全系数法存在的问题，用应力—强度干涉理论,详细 分析了可靠性与机械安全系数的关系,给出了相应的计算公式 . 通过示例,表明基于可靠性的机 械安全系数设计方法是符合实际的 .对机械可靠性设计的方法与传统的安全系数设计的方法进行 对比性分析，对现代机械结构设计规范的发展趋势是逐步提出对可靠性的要求,以取代传统的安全 系数的验证，对比两者的优缺点。指出了常规设计中安全系数确定方法之不足;对可靠性设计中安 全系数各参数的确定进行了具体分析和数字推理,阐明了可靠性设计的优越性,从而使材料的机械 性能更能得到充分利用。 关键词：可靠性设计安全系数应力 1、引言 把影响零件工作状态的设计变量都处理成确定的单值变量。为了保证设计零件的安全可靠,在设计中引入一个大于1的安全系数试图来保障机械零件不发生故障,这种传统设计方法也称为安全系数法。安全系数法直观、易懂、使用方便,所以至今仍被广泛采用。但它有较大的盲目性,因为它不能反映设计变量的随机性[1]。有时候取的安全系数虽然大于1,但是由于强度和应力的数值是离散的,有出现应力大于强度的可能性,因此并不能保证在任何情况下都安全[2,3]。为了追求安全,设计中有时盲目取用优质材料或加大零件尺寸,从而造成不必要的浪费。而机械零件可靠性设计中把影响零件工作状态的设计变量都处理成随机变量,它们都有一定的分布规律,应用概率论与数理统计理论及强度理论,求出在给定设计条件下零件产生失效的概率公式,并应用这些公式,求出在给定可靠度要求下零件的尺寸参数,能得到恰如其分的设计,但是该方法计算比较复杂[4]。可以设想将传统设计的安全系数引入到可靠性设计中去,得出可靠性意义下的平均安全系数,提出一种基于平均安全系数的可靠性设计方法。 2、统安全系数分析 传统的机械零件设计方法(即安全系数法)是基于这样的前提:把零件的强度δ和应力 S等参数都处理成单值确定的变量,如图1( a).一个零件是否安全,可用计算安全系数n大于或等于许用安全系数[n]来判断,即
机械可靠性习题
第一章 机械可靠性设计概论 1、为什么要重视和研究可靠性？ 可靠性设计是引入概率论与数理统计的理论而对常规设计方法进行发展和深化而形成的一种新的现代设计方法。1）工程系统日益庞大和复杂，是系统的可靠性和安全性问题表 2 主要1）失 1内2）2,100)(, 3)(=?==?t t t n n s f 2、已知某产品的失效率14103.0)(---?==h t λλ。可靠度函数t e t R λ-=)(，试求可靠度R=99.9% 的相应可靠寿命t 0.999、中位寿命t 0.5和特征寿命1-e t
解：可靠度函数 t e t R λ-=)( 故有 R t R e R t λ-=)( 两边取对数 t t R R R λ-=)(ln 则可靠度寿命 =?-=-=-h R t t 4999.0999.0103.0999.0ln )(ln λ 33h 12解：应用泊松分布求解5.1150010001=?= =t λμ 3、设有一批名义直径为d=25.4mm 的钢管，按规定其直径不超过26mm 时为合格品。如果钢管直径服从正态分布，其均值ｕ=25.4mm ，标准差S=0.30mm ，试计算这批钢管的废品率值。
解：所求的解是正态概率密度函数曲线x=26以左的区面积，即： 变为标准型为1.13.04 .2526=-=-=σμ x z 由正态分布表查的1.1<<∞-z 的标准正态分布密度曲线下区域面积是864.0)1.1(=Φ， 495%第四章 随机变量的组合运算与随机模拟 1、已知圆截面轴的惯性矩I=464d π ，若轴径d=50mm ，标准差mm d 02.0=σ，试确定惯性矩 I 的均值和标准差。（可用泰勒级数近似求解） 解：464)(d d f I π == 则3'16)(d d f π =
机械可靠性设计的基本方法及其指标体系_图文.
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 2讲机械可靠性设计的基本方法及其指标体系 2.1可靠性基本概念?可靠性的概念及基本思想 可靠性的经典定义:产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。 ?可靠性的基本思想 任何参数均为多值的,且呈一定分布。安全系数大的设备或产品不一定是百分之百的安全。
2.2可靠性定义可靠性的概念 可靠性的经典定义:产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。 产品:指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统,可以是零件、部件,也可以是由它们装配而成的机器,或由许多机器组成的机组和成套设备,甚至还把人的作用也包括在内。 规定时间:是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征,一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。
规定功能:道德要明确具体产品的功能是什么,怎样才算是完成规定功能。产品丧失规定功能称为失效, 对可修复产品通常也称为故障。 规定条件:一般指的是使用条件 , 环境条件。包括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等,也包括操作技术、维修方法等条件。 可靠性的类型 可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性?固有可靠性是通过设计、制造赋予产品的可靠性; ?使用可靠性既受设计、制造的影响,又受使用条件的影响。一般使用可靠性总低于固有可靠性。
2.3可靠性特征量 (可靠性指标?可靠度 可靠度是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率,一般记为 R 。它是时间的函数,故也记为 R (t , 称为可靠度函数。 ? 1 可靠度 如果用随机变量 T 表示产品
从开始工作到发生失效或故障的时间,其概率密度 为 f (t 如右图所示,若用 t 表示某一指定时刻,则该产品在该时刻的可靠度。 成规定功能的产品数与在该区间开始时投入工作产品数之比,即 :