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机械产品可靠性性设计的主要内容和基本步骤

2016-08-08 声振之家


可靠性设计往往从故障入手,可靠性工程往往包括:预防故障、发现故障、纠正故障、验证故障四大重点。


预防故障包括:

  • 可靠性模型

  • 可靠性预计

  • 可靠性分配

  • 设计准则

  • FMECA

  • FTA

  • 元器件控制

  • 有限元分析

  • 耐久性分析


发现故障包括:

  • 可靠性评审

  • 可靠性增长试验

  • 环境应力筛选


纠正故障包括:

  • FRACAS

  • 利用传统学科纠正故障实现

  • 五归零


验证故障包括:

  • 可靠性研制试验

  • 寿命试验

  • 可靠性鉴定试验

  • 可靠性验收试验


机械可靠性可靠性设计步骤

由于实际使用和工作环境下零件所受的应力的诸参数是随机变量,实际的零件强度也是随机变量,因此根据应力和强度这两个随机变量,构造一统一计量使之为应力和强度的函数,建立计量与可靠性之间的函数关系,计算可靠度,一般的设计分14步。


1. 分析任务概貌和确定设计的问题。

如果要设计一个常用零件,如轴,则设计任务简单明确:确定轴的危险面的直径。如果要设计一个复杂系统,就必须进行任务概貌和环境概貌的分析。例如。某航天飞机的任务概貌和环境概貌如图,在此基础上确定各子系统的可靠度指标。


2. 确定有关设计变量和参数


3. 进行失效模式、影响及危害分析


4. 确定零件的失效模式是对立的还是相关的。

如果所有的零件的失效模式都是相互对立的,亦即一种失效模式对其它失效模式无影响,那么在计算一种失效模式下的应力和强度时,不需考虑所有其它失效模式的影响;否则,对于受到影响的强度和应力应进行修正。


5. 确定有关的每种失效模式的判据,比如

  • 最大正应力

  • 最大剪应力

  • 最大变形能

  • 最大应变能

  • 最大应变

  • 最大变形

  • 疲劳情况下的变形能

  • 最大许用腐蚀量

  • 最大许用磨损

  • 最大振幅


6. 确定应力分布函数。

对每一种失效模式都必须确定载荷、尺寸、温度、时间、物理的性质,使用和工作环境条件等设计变量和参数之间的函数关系,从而得到应力函数。


7. 确定每一种失效模式对应的应力分布。

根据FMEA、FTA所确定的重要和致命的失效模式,按上述过程确定应力分布。


8. 确定强度分布。

对于确定的失效模式来说,强度应该是失效时的应力,一旦应力超过强度,就会导致该失效模式的发生。失效发生的概率就是可靠度。通常得到的是材料的强度数据,要通过修正得到零件的强度数据。


9. 确定每一失效对应的强度分布。

将材料强度数据和修正系数综合起来就得到零件的强度分布。


10. 确定与每一失效模式的可靠度。

对于零件每一失效模式应计算其可靠度。而有时有多种失效模式,要分别计算。


11. 确定同时考虑所有致命失效模式的零件可靠度。大多是串联模型。


12. 对所有关重件重复以上步骤,求出各自的可靠度。


13. 根据零件的可靠度计算部件、分系统和系统的可靠度。


14. 如有必要,对整个设计的下列内容进行优化。

包括:性能、可靠性、维修性、安全性、费用、重量、体积、操作性等


机械可靠性常用算法

1、对于零件

干涉模型、功能函数的零件。

  • 正态、对数正态、指数,矩法、JC法。

  • 威布尔分布,数值积分


2、系统可靠性

蒙特卡罗抽样、串并联模型(考虑相关性)、简化公式

本文根据百度文库PPT讲义《机械可靠性概述》的部分内容整理编辑而成,讲义原作者不详,故而未能标注,还望见谅。

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