机械产品可靠性性设计的主要内容和基本步骤

2018-3-21 14:49| 发布者: weixin| 查看: 1018| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 机械产品可靠性性设计

　　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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