機械可靠性設(shè)計技術(shù)副本

1、1機械可靠性設(shè)計機械可靠性設(shè)計2可靠性定義可靠性定義可靠性：規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃裕阂?guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定條件：環(huán)境條件、使用條件、維護條件、操作條件等；規(guī)定條件：環(huán)境條件、使用條件、維護條件、操作條件等；規(guī)定時間：是指動作次數(shù)、循環(huán)次數(shù)、運行周期；規(guī)定時間：是指動作次數(shù)、循環(huán)次數(shù)、運行周期；規(guī)定功能：是技術(shù)性能、使用要求；規(guī)定功能：是技術(shù)性能、使用要求；tdttetR0)()(3應(yīng)用分類定義應(yīng)用分類定義在標準條件下，設(shè)計和生產(chǎn)中采用的元在標準條件下，設(shè)計和生產(chǎn)中采用的元器件和材料、及由此形成的設(shè)備整機中器件和材料、及由此形成的設(shè)備整機中能

2、控制的故障事件所達到的水平。能控制的故障事件所達到的水平。用于描述元器件和整機的制造水平。用于描述元器件和整機的制造水平。指應(yīng)用可靠性設(shè)計技術(shù)在綜合考慮產(chǎn)指應(yīng)用可靠性設(shè)計技術(shù)在綜合考慮產(chǎn)品設(shè)計、制造安裝環(huán)境、維修策略和品設(shè)計、制造安裝環(huán)境、維修策略和修理等因素后，產(chǎn)品所達到的水平；修理等因素后，產(chǎn)品所達到的水平；用于描述產(chǎn)品在計劃的環(huán)境中使用的用于描述產(chǎn)品在計劃的環(huán)境中使用的可靠性水平?？煽啃运?。4實際使用條件下，產(chǎn)品機械材料、元器件、整機、實際使用條件下，產(chǎn)品機械材料、元器件、整機、配附件的可靠性指標；配附件的可靠性指標；失效模式與可靠性指標；失效模式與可靠性指標；預示環(huán)境條件下，產(chǎn)品機械

3、材料、元器件、整機、預示環(huán)境條件下，產(chǎn)品機械材料、元器件、整機、配附件的可靠性指標；配附件的可靠性指標；失效模式與可靠性指標；失效模式與可靠性指標；基礎(chǔ)可靠性基礎(chǔ)可靠性5關(guān)注點與度量指標關(guān)注點與度量指標考慮要求保障的所有故障的影響，用考慮要求保障的所有故障的影響，用于度量產(chǎn)品無需保障的工作能力，包于度量產(chǎn)品無需保障的工作能力，包括與維修和供應(yīng)有關(guān)的可靠性括與維修和供應(yīng)有關(guān)的可靠性通常用通常用MTBF表示。表示。僅考慮造成任務(wù)失敗的故障影響，用于僅考慮造成任務(wù)失敗的故障影響，用于描述產(chǎn)品完成任務(wù)的能力；描述產(chǎn)品完成任務(wù)的能力；常用任務(wù)可靠度（常用任務(wù)可靠度（MR）和致命性故障）和致命性故障間隔任

4、務(wù)時間（間隔任務(wù)時間（MTBCF）來度量。）來度量。6 建模特點建模特點基本可靠性基于維修指標的可靠性度量,對于基本可靠性而言,所有構(gòu)成系統(tǒng)的組成單元,均需采用串聯(lián)模式任務(wù)可靠性 基于特定任務(wù)剖面的可靠性度量,通常采用冗裕方式提高制定任務(wù)剖面的可靠性,一般都包含并聯(lián)模式7 可靠性設(shè)計準則的制定可靠性設(shè)計準則的制定 設(shè)計準則建立原則 設(shè)計準則內(nèi)容 按技術(shù)分類可靠性設(shè)計準則 簡化設(shè)計 冗余設(shè)計 熱設(shè)計 環(huán)境防護設(shè)計 抗沖擊、振動和噪聲設(shè)計 穩(wěn)定性設(shè)計 安裝設(shè)計 原材料、零部件和元器件選用 包裝、貯存、裝卸與運輸設(shè)計 基于典型失效模式和失效機理的可靠性設(shè)計準則 抗疲勞設(shè)計準則 抗磨損設(shè)計 抗腐蝕設(shè)計

5、 防斷裂設(shè)計 防松動設(shè)計 典型零件可靠性設(shè)計準則 軸的可靠性設(shè)計 齒輪可靠性設(shè)計 緊固件可靠性設(shè)計 設(shè)計準則的貫徹流程與符合性檢查8基本原理基本原理任務(wù)可靠性指標特性：任務(wù)可靠性指標特性：故障模式（信息來源、失效分析技術(shù)與故障再現(xiàn)）故障模式（信息來源、失效分析技術(shù)與故障再現(xiàn)）環(huán)境條件（預示環(huán)境、實際環(huán)境以及環(huán)境的可控制特性）環(huán)境條件（預示環(huán)境、實際環(huán)境以及環(huán)境的可控制特性）轉(zhuǎn)移特性與控制技術(shù)（繼承性技術(shù)及其設(shè)備的客觀可靠性指標與轉(zhuǎn)移特性與控制技術(shù)（繼承性技術(shù)及其設(shè)備的客觀可靠性指標與故障轉(zhuǎn)移頻率特性、新技術(shù)與新設(shè)備的設(shè)計可靠性與故障轉(zhuǎn)移頻率故障轉(zhuǎn)移頻率特性、新技術(shù)與新設(shè)備的設(shè)計可靠性與故障轉(zhuǎn)移

6、頻率特性；總體布局、設(shè)備安裝、細節(jié)設(shè)計、氣動作用、動力學特性、特性；總體布局、設(shè)備安裝、細節(jié)設(shè)計、氣動作用、動力學特性、控制方式、環(huán)境設(shè)計以及特殊的措施控制方式、環(huán)境設(shè)計以及特殊的措施9可靠性設(shè)計規(guī)范可靠性設(shè)計規(guī)范EMC設(shè)計規(guī)范設(shè)計規(guī)范熱設(shè)計規(guī)范熱設(shè)計規(guī)范降額設(shè)計規(guī)范降額設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計規(guī)范環(huán)境設(shè)計規(guī)范環(huán)境設(shè)計規(guī)范防爆設(shè)計規(guī)范防爆設(shè)計規(guī)范可靠性測試技術(shù)規(guī)范可靠性測試技術(shù)規(guī)范物料編碼管理及物料圖物料編碼管理及物料圖文檔工具軟件文檔工具軟件 結(jié)構(gòu)設(shè)計基本準則結(jié)構(gòu)設(shè)計基本準則防腐蝕設(shè)計準則防腐蝕設(shè)計準則鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計準則焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計準則符合公差原

7、則要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則符合公差原則要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則遵循力學原理的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則遵循力學原理的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計準則軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計準則塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計準則陶瓷件設(shè)計準則陶瓷件設(shè)計準則熱脹冷縮的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則熱脹冷縮的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則薄板件的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則薄板件的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則可靠性要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則可靠性要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則符合裝配要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計準則10高溫測試（高溫運行、高溫貯存）；高溫測試（高溫運行、高溫貯存）；低溫測試（低溫運行、低溫貯存）；低溫測試（低溫運行、低溫貯存）；高低溫交變測試

8、（溫度循環(huán)測試、熱沖擊測試）；高低溫交變測試（溫度循環(huán)測試、熱沖擊測試）；高溫高濕測試（濕熱貯存、濕熱循環(huán)）；高溫高濕測試（濕熱貯存、濕熱循環(huán)）；機械振動測試（隨機振動測試、掃頻振動測試）；機械振動測試（隨機振動測試、掃頻振動測試）；汽車運輸測試（模擬運輸測試、碰撞測試）；汽車運輸測試（模擬運輸測試、碰撞測試）；機械沖擊測試；機械沖擊測試；開關(guān)電測試；開關(guān)電測試； 電源拉偏測試；電源拉偏測試；冷啟動測試；冷啟動測試；鹽霧測試；鹽霧測試；淋雨測試；淋雨測試；塵砂測試；塵砂測試； 接口輸入輸出極限條件測試接口輸入輸出極限條件測試可靠性測試項目可靠性測試項目11可靠性數(shù)據(jù)可靠性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的質(zhì)與量數(shù)據(jù)的

9、質(zhì)與量真實性（對產(chǎn)品故障的描述、故障發(fā)生真實性（對產(chǎn)品故障的描述、故障發(fā)生的時機、原因、故障現(xiàn)象及造成的影響的時機、原因、故障現(xiàn)象及造成的影響均應(yīng)有明確地記錄；均應(yīng)有明確地記錄；連續(xù)性（產(chǎn)品在工作中所有事件發(fā)生的連續(xù)性（產(chǎn)品在工作中所有事件發(fā)生的時間記錄及過程的描述）時間記錄及過程的描述）完整性（故障產(chǎn)品本身的使用情況及該完整性（故障產(chǎn)品本身的使用情況及該產(chǎn)品的歷史及送修、報廢等應(yīng)盡可能清產(chǎn)品的歷史及送修、報廢等應(yīng)盡可能清楚楚12 產(chǎn)品故障失效殘骸及產(chǎn)品故障失效殘骸及 斷口處理程序與保護準則斷口處理程序與保護準則 故障現(xiàn)場失效殘骸醋酸纖維脂斷口保護斷口形貌能譜失效部位樣品保管13 不同載荷環(huán)境

10、作用的不同載荷環(huán)境作用的 失效特征、模式與機理探討失效特征、模式與機理探討 時間特征,形貌特征,標本特征,獨立特征,關(guān)聯(lián)特征,檢測特征,影響特征等宏觀破壞,局部損傷,功能下降,功能完全喪失過載,超壓,疲勞,蠕變,老化,腐蝕變質(zhì)等第一章第一章 機械可靠性設(shè)計基本依據(jù)機械可靠性設(shè)計基本依據(jù)1.1干涉模型1.2大數(shù)定律與中心極限定理1.3基本載荷形式1.4綜合作用類型1.5主要失效模式1.6系統(tǒng)功能關(guān)系1415 1.1干涉模型干涉模型廣義強度載荷干涉模型p0強強度度應(yīng)應(yīng)力力失效失效161.2大數(shù)定律與中心極限定理大數(shù)定律與中心極限定理事件發(fā)生的的頻率具有穩(wěn)定性，即隨著試驗次數(shù)的增加，事件發(fā)生的頻率逐

11、漸穩(wěn)定于某個常數(shù)，在實踐中人們還意識到大量測量的算術(shù)平均值也具有穩(wěn)定性這種穩(wěn)定性就是大數(shù)定律的客觀背景。定理一：契比雪夫定理的特殊形式 設(shè)隨機變量相互獨立，且具有相同的有限數(shù)學期望和方差：，作前n個隨機變量的算術(shù)平均則對任意整數(shù)有。17定理定理1公式11limlim11kknnnXnPYP18定理定理1定理一表明，當n很大時，隨機變量的算術(shù)平均接近于數(shù)學期望，這種接近是概率意義上的接近。通俗地說，在定理的條件下，n個隨機變量的算術(shù)平均，當n無限增加時將幾乎變成一個常數(shù)。定理二：貝努利定理 設(shè)是n次獨立試驗中事件A發(fā)生的次數(shù)，p是事件A在每次試驗中發(fā)生的概率，則對于任意正數(shù)有：19定理定理2公式

12、0li1nlipnnmpnPmAnAn或20伯奴里定律伯奴里定律貝努利定理表明，事件發(fā)生的頻率依概率收斂于事件概率p,這個定理以嚴格的數(shù)學形式表達了頻率的穩(wěn)定性。就是說當n很大時，事件發(fā)生的頻率與概率有較大偏差的可能性很小，由實際推斷原理，在實際應(yīng)用中，當試驗次數(shù)很大時，便可以用事件發(fā)生的頻率代替事件概率。21中心極限定理中心極限定理在客觀實踐中有許多隨機變量，他們是由大量的相互獨立的隨機因數(shù)的綜合影響所形成的，而其中每一個別因數(shù)在總的影響中所起的作用都是微小的，這種隨機變量往往近似地服從正態(tài)分布，這種現(xiàn)象就是中心極限定理的客觀背景。22定理三定理三 同分布的中心極限定理 設(shè)隨機變量相互獨立，

13、服從同一分布，且具有有限的數(shù)學期望和方差： ，則隨機變量 的分布函數(shù)對于任意x，滿足 : , 2 , 102kkXDXEk，nnXYnkkn1 xnkknnndtexnnXPxF21121limlim23定理四定理四 李雅普諾夫定理 設(shè)隨機變量 相互獨立且具有有限的數(shù)學期望和方差： 記若存在正數(shù)，使得當 則隨機變量 的分布函數(shù)對于任意x，滿足 :，n21,XXX, 2 , 102kkXDXEk，nkkB122n01n122nnkkkXEB時，nnknkkkBXZ11nxtnnknkkknnndtexxBXPxF211221limlim24說明說明定理表明，在定理的條件下，隨機變量 當n很大時，

14、近似服從正態(tài)分布（0，1）。由此， 當n 很大時 近似服從正態(tài)分布: 這就是說，無論隨機變量具有怎樣的分布，只要滿足定理條件，那么他們的和當n很大時，就近似服從正態(tài)分布。 nnknkkkBXZ11nnknkknkZBX11n21,nnkkBN25結(jié)論結(jié)論很多問題中，所考慮的隨機變量，可以表示成很多個隨機變量之和。如在任何指定時刻，一個城市的耗電量，是大量用戶耗電量的總和。一個物理實驗的測量誤差是由許多觀察不到的可加微小誤差所合成的，他們往往近似服從正態(tài)分布。 1.3基本載荷形式基本載荷形式軸向載荷彎曲載荷扭轉(zhuǎn)載荷剪切載荷接觸載荷2627 載荷作用載荷作用機械產(chǎn)品所承受的載荷大都是一種不規(guī)則的、

15、不能重復的隨機性載荷 ；零件的失效通常是由于其所承受的載荷超過了零件在當時狀態(tài)下的極限承載能力的結(jié)果；零件的受力狀況包括：載荷類型、載荷性質(zhì)，以及載荷在零件中引起的應(yīng)力狀態(tài)。28載荷類型載荷類型軸向載荷力作用在零件的軸線上，大小相等，方向相反，包括軸向拉伸和軸向壓縮（表1(a)）載荷在軸向載荷作用下，應(yīng)力沿橫截面的分布式均勻的。零件上主應(yīng)力與最大切應(yīng)力的關(guān)系為彎曲載荷垂直于零件軸線的載荷（有時還有力偶），它使零件產(chǎn)生彎曲變形。 在彎曲載荷作用下，零件橫截面上的主應(yīng)力分布的規(guī)律是：從表面應(yīng)力最大改變到中性軸線處應(yīng)力為零。并且，中性軸線一側(cè)為拉伸應(yīng)力，另一側(cè)為壓縮應(yīng)力。 2）最大切應(yīng)力（）主應(yīng)力（

16、29載荷類型載荷類型扭轉(zhuǎn)載荷作用在垂直于零件軸線平面內(nèi)的力偶，它使零件發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。 在扭轉(zhuǎn)載荷作用下，橫截面上切應(yīng)力的分布規(guī)律是：從表面最大到橫截面中心處為零（這里講的“中心點”，是指扭轉(zhuǎn)中心軸線與橫截面的交點）剪切載荷使零件內(nèi)相鄰兩截面發(fā)生相對錯動的作用力。表1（d）表示螺栓在連接接合面處受剪切，并與被連接孔壁互壓。螺桿還受彎曲，但在各接合面貼緊的情況下可以不考慮。在剪切載荷作用下，力大小沿平行于最小切應(yīng)力的橫截面上均勻的。 30載荷類型載荷類型接觸載荷兩個零件表面間的接觸有點接觸、線接觸和面接觸。零件受載后在接觸部位的正交壓縮載荷稱為接觸載荷（表1（e）例如，滾動軸承工作時，滾子與滾道之

17、間，齒輪傳動中輪齒與輪齒之間的壓力都是接觸載荷。在接觸載荷作用下，主應(yīng)力與最大切應(yīng)力之比是不定。31表表1 載荷基本載荷基本類型類型32表表1 載荷基本類型載荷基本類型33載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)載荷的性質(zhì)可以分為以下幾種： 靜載荷緩緩地施加于零件上的載荷，或恒定的載荷。沖擊載荷以很大速度作用于零件上的載荷，沖擊載荷往往表現(xiàn)為能量載荷。交變載荷載荷的大小、方向隨時間變化的載荷，其變化可以是周期性的，也可以是無規(guī)則的。 34載荷的性質(zhì)載荷的性質(zhì) 交變應(yīng)力的形式對稱循環(huán)應(yīng)力等值交變的拉伸、壓縮和剪切應(yīng)力（圖1(a)）。 脈動循環(huán)應(yīng)力單向應(yīng)力，其應(yīng)力值從零變化到最大，r=0，如圖1(b)所示。非對稱循環(huán)應(yīng)力

18、應(yīng)力值由最小到最大變化，最小應(yīng)力既可能是正值（圖1(c)），也可能負值。隨機循環(huán)應(yīng)力實際運轉(zhuǎn)的機器，由于服役條件可能發(fā)生變化 35圖圖1 交變應(yīng)力的類型交變應(yīng)力的類型36交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計準則交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計準則 變應(yīng)力和變載荷的類型及疲勞強度 p-S-N曲線的內(nèi)涵 疲勞壽命可靠性預計 1.4綜合作用類型綜合作用類型熱力聯(lián)合載荷-腐蝕復合作用振動-熱熱-濕37 1.5主要失效模式主要失效模式疲勞斷裂龜裂快速斷裂腐蝕斷裂結(jié)構(gòu)干涉性能退化3839產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性失效摸式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性失效摸式應(yīng)力疲勞損傷與疲勞破壞應(yīng)力疲勞損傷與疲勞破壞應(yīng)變疲勞破壞應(yīng)變疲勞破壞白點與氫脆白點與氫脆

19、應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂高溫疲勞高溫疲勞熱疲勞與龜裂熱疲勞與龜裂蠕變與老化蠕變與老化剝離剝離雷擊損傷雷擊損傷接觸疲勞與微動磨損接觸疲勞與微動磨損靜載破壞與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)靜載破壞與結(jié)構(gòu)失穩(wěn)安全裂紋尺寸與裂紋失穩(wěn)擴展安全裂紋尺寸與裂紋失穩(wěn)擴展40常見故障常見故障從故障統(tǒng)計來看，主要表現(xiàn)在早期故障和責任故障兩類從故障統(tǒng)計來看，主要表現(xiàn)在早期故障和責任故障兩類電子器件、電氣設(shè)備、液壓系統(tǒng)的故障都基本屬于單元電子器件、電氣設(shè)備、液壓系統(tǒng)的故障都基本屬于單元級帶到系統(tǒng)的早期故障；級帶到系統(tǒng)的早期故障；1. 控制系統(tǒng)屬于責任故障，也存在一些設(shè)計故障控制系統(tǒng)屬于責任故障，也存在一些設(shè)計故障41故障判據(jù)故障判據(jù)產(chǎn)品或

20、其中一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A定功能的事件或狀態(tài)稱為故障；產(chǎn)品或其中一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A定功能的事件或狀態(tài)稱為故障；42典型的典型的故障模式故障模式緊固件的松動、結(jié)構(gòu)件和電路板的變形、破裂及失效緊固件的松動、結(jié)構(gòu)件和電路板的變形、破裂及失效聯(lián)結(jié)器、繼電器、傳感器、閥門及開關(guān)的瞬間斷開聯(lián)結(jié)器、繼電器、傳感器、閥門及開關(guān)的瞬間斷開電子器件、固定電路、微電子元件的引線、管腳和導線的電子器件、固定電路、微電子元件的引線、管腳和導線的磨損和折斷磨損和折斷電子插件的性能下降、電器功能下降、粘層、鍵合點斷開、電子插件的性能下降、電器功能下降、粘層、鍵合點斷開、電路瞬間短路和斷路電路瞬間短路和斷路陀螺漂移增

21、大、精度降低、甚至發(fā)生故障陀螺漂移增大、精度降低、甚至發(fā)生故障控制失靈、結(jié)構(gòu)損傷控制失靈、結(jié)構(gòu)損傷43結(jié)構(gòu)故障結(jié)構(gòu)故障管路系統(tǒng)異常、電纜拉斷、結(jié)構(gòu)失效；管路系統(tǒng)異常、電纜拉斷、結(jié)構(gòu)失效；管路系統(tǒng)的故障形式是泄露和堵塞；管路系統(tǒng)的故障形式是泄露和堵塞；泄漏（焊縫破裂、焊縫缺陷導致強度降低、密封部位缺陷導泄漏（焊縫破裂、焊縫缺陷導致強度降低、密封部位缺陷導致密封缺陷、過熱破壞等）致密封缺陷、過熱破壞等）堵塞（燃氣雜質(zhì)沉積過多或管路有多余物）堵塞（燃氣雜質(zhì)沉積過多或管路有多余物）44故障分析的兩個模型故障分析的兩個模型物論性模型：關(guān)注發(fā)生故障的部位、形式及其成因，手段是從物論性模型：關(guān)注發(fā)生故障的部

22、位、形式及其成因，手段是從物理、化學和材料等方面，從微觀角度進行機理的模式；物理、化學和材料等方面，從微觀角度進行機理的模式；概率論模型：注重故障和時間的關(guān)系，用數(shù)理統(tǒng)計的方法，研概率論模型：注重故障和時間的關(guān)系，用數(shù)理統(tǒng)計的方法，研究其故障時間的概率分布，是宏觀模式。究其故障時間的概率分布，是宏觀模式。45故障的影響故障的影響工作能力下降或功能的喪失工作能力下降或功能的喪失昂貴的保障費用昂貴的保障費用安全問題安全問題高頻發(fā)生故障高頻發(fā)生故障對有冗余設(shè)計和替代工作模式的設(shè)計需要考慮雙對有冗余設(shè)計和替代工作模式的設(shè)計需要考慮雙重故障模式的影響，如應(yīng)急裝置同時故障造成的重故障模式的影響，如應(yīng)急裝置

23、同時故障造成的后果后果46主次分析主次分析主次分析是用統(tǒng)計的方法找出所分析對象影響最大的因素主次分析是用統(tǒng)計的方法找出所分析對象影響最大的因素從故障頻數(shù)、故障原因、故障后果、責任、發(fā)現(xiàn)時間等進行分析；從故障頻數(shù)、故障原因、故障后果、責任、發(fā)現(xiàn)時間等進行分析；故障頻數(shù)：組成產(chǎn)品的各系統(tǒng)，按主次排列，找出故障最多的系統(tǒng)，故障頻數(shù)：組成產(chǎn)品的各系統(tǒng)，按主次排列，找出故障最多的系統(tǒng)，以系統(tǒng)為對象，按故障頻數(shù)做主次分析，找出故障最多的分系統(tǒng)；依以系統(tǒng)為對象，按故障頻數(shù)做主次分析，找出故障最多的分系統(tǒng)；依次逐級分析，直到找出故障頻數(shù)最多的設(shè)備和單元；確定薄弱環(huán)節(jié)。次逐級分析，直到找出故障頻數(shù)最多的設(shè)備和單

24、元；確定薄弱環(huán)節(jié)。通過主次分析找到影響產(chǎn)品故障的主要原因和責任；將故障影響后果通過主次分析找到影響產(chǎn)品故障的主要原因和責任；將故障影響后果與發(fā)生頻數(shù)綜合一起得到主次分析結(jié)果，可以確定故障頻數(shù)并非最高與發(fā)生頻數(shù)綜合一起得到主次分析結(jié)果，可以確定故障頻數(shù)并非最高但造成的影響卻很大的關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備但造成的影響卻很大的關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備47故障影響層次故障影響層次自身影響：產(chǎn)品有故障征候，產(chǎn)品功能下降，到產(chǎn)品功自身影響：產(chǎn)品有故障征候，產(chǎn)品功能下降，到產(chǎn)品功能完全喪失；能完全喪失；對上一級的影響：無影響，由故障征候，系統(tǒng)功能下降，對上一級的影響：無影響，由故障征候，系統(tǒng)功能下降，到系統(tǒng)功能完全喪失；到系統(tǒng)

25、功能完全喪失；最終影響：影響執(zhí)行任務(wù)，一般等級事故到嚴重等級事最終影響：影響執(zhí)行任務(wù)，一般等級事故到嚴重等級事故。故。48關(guān)系可靠性控制的故障關(guān)系可靠性控制的故障應(yīng)當計入系統(tǒng)可靠性評估的故障包括組成系統(tǒng)后發(fā)生的應(yīng)當計入系統(tǒng)可靠性評估的故障包括組成系統(tǒng)后發(fā)生的一切故障；一切故障；可控故障是可靠性控制的主要對象；可控故障是可靠性控制的主要對象；可靠性控制設(shè)計的目標是把故障水平和轉(zhuǎn)移概率控制到可靠性控制設(shè)計的目標是把故障水平和轉(zhuǎn)移概率控制到系統(tǒng)能接受的水平。系統(tǒng)能接受的水平。49指數(shù)分布：具有恒定故障率的部件和設(shè)備，無余度的復雜系指數(shù)分布：具有恒定故障率的部件和設(shè)備，無余度的復雜系統(tǒng)，經(jīng)老練試驗并經(jīng)

26、定期維修的部件和設(shè)備統(tǒng)，經(jīng)老練試驗并經(jīng)定期維修的部件和設(shè)備威布爾分布：某些電容、繼電器、開關(guān)、斷路器、電子管、威布爾分布：某些電容、繼電器、開關(guān)、斷路器、電子管、電位計、陀螺、電動機、電纜、電池、材料疲勞、滾珠軸承電位計、陀螺、電動機、電纜、電池、材料疲勞、滾珠軸承等等對數(shù)正態(tài)分布：電機繞組絕緣、半導體器件、晶體管、系統(tǒng)對數(shù)正態(tài)分布：電機繞組絕緣、半導體器件、晶體管、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和金屬疲勞結(jié)構(gòu)和金屬疲勞正態(tài)分布：輪胎磨損、機械產(chǎn)品等正態(tài)分布：輪胎磨損、機械產(chǎn)品等符合典型分布的產(chǎn)品類型符合典型分布的產(chǎn)品類型返回目錄返回目錄 1.6系統(tǒng)功能關(guān)系系統(tǒng)功能關(guān)系獨立故障關(guān)聯(lián)故障致命故障5051第二章第二章

27、基于載荷環(huán)境的材料工藝準則基于載荷環(huán)境的材料工藝準則2.1廣義載荷2.2環(huán)境類形2.3材料類型2.4毛坯工藝2.5加工準則52 2.1廣義載荷廣義載荷靜載交變載荷隨機載荷熱負荷電磁力腐蝕應(yīng)力53 2.2環(huán)境類形環(huán)境類形常溫高溫低溫潮濕電磁環(huán)境其它腐蝕 2.3材料類型材料類型金屬材料非金屬材料復合材料54 2.4毛坯工藝毛坯工藝鑄造鍛造焊接擠壓成型纏繞編織粉末冶金55 2.5加工準則加工準則u可靠夾緊準則 u最小加工量準則 u一次夾便于退刀準則 u便利切削準則 u減少缺口效應(yīng)準則 u避免斜面開孔準則 u貫通孔優(yōu)先準則 u孔周邊條件相近準則5657 第三章第三章 結(jié)構(gòu)可靠性技術(shù)準則結(jié)構(gòu)可靠性技術(shù)準

28、則3.1優(yōu)化設(shè)計3.2余度設(shè)計3.3防錯設(shè)計3.4環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計3.5維修性設(shè)計 3.1優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計從失效模式和機理入手，確定機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計應(yīng)遵循的準則5859系統(tǒng)可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型系統(tǒng)可靠性串聯(lián)模型和并聯(lián)模型導通為正常導通為正常截流為正常截流為正常603、偶然出現(xiàn)偶然出現(xiàn)的外界應(yīng)力造的外界應(yīng)力造成失效成失效1、失效件的設(shè)計、材失效件的設(shè)計、材料、工藝、檢驗。失效料、工藝、檢驗。失效的性質(zhì)是個別（偶然的）的性質(zhì)是個別（偶然的）的還是批次性（可再現(xiàn)）的還是批次性（可再現(xiàn)）的？的？2、誤用是不按、誤用是不按規(guī)定條件使用產(chǎn)規(guī)定條件使用產(chǎn)品引起的失效；品引起的失效；占的比例較大占的比例較

29、大4、供應(yīng)商出廠供應(yīng)商出廠檢驗合格，客戶檢驗合格，客戶篩選入庫驗收時篩選入庫驗收時卻不合格，可能卻不合格，可能的原因是客戶在的原因是客戶在入檢過程篩選中入檢過程篩選中將產(chǎn)品損壞將產(chǎn)品損壞 3.2余度設(shè)計余度設(shè)計（裕度準則裕度準則 ）安全系數(shù)方法，通常加大構(gòu)件尺寸，工程上很多因素自身并無一個絕對的數(shù)值，而是一個分布范圍，裕度設(shè)計是解決問題的根本。斷裂破壞、熱應(yīng)力破壞等因材料特性引起的問題，在構(gòu)件尺寸上加強裕度設(shè)計無效 3.3防錯設(shè)計防錯設(shè)計接口顯著差異準則標志標識明確操作規(guī)程編制細則雙崗制及三檢制62 3.4環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計材料選擇優(yōu)化環(huán)境應(yīng)力控制環(huán)境試驗 3.5維修性設(shè)計維修性設(shè)計

30、u經(jīng)濟合理準則u空間可達性準則u安全閥、保險絲、可更換零件方便拆卸準則 軸承安裝拆裝準則軸承安裝拆裝準則l不能將軸承安裝途徑處的直徑設(shè)計的大于軸承座處的直徑l配合公差不能太緊l采用剖分式軸承座、可分離軸承l(wèi)軸軸邊開槽，利用拉拔工具l軸承座斷面開孔，用螺拴旋擠l需液壓擠撐拆裝，要留液壓通道 3.6簡單準則簡單準則u最少數(shù)量、最簡形狀、最少工藝步驟、最簡加工裝配工藝、最普通材料、最簡工具、最簡拆卸步驟u結(jié)合零部件特點，設(shè)定量化評估指標67第四章第四章 機械可靠性設(shè)計數(shù)學模型機械可靠性設(shè)計數(shù)學模型 4.1應(yīng)力強度干涉模型4.2靜載荷作用的可靠性設(shè)計準則4.3交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計準則4.4壓力

31、容器的可靠性設(shè)計準則4.5交變溫度作用的熱負荷可靠性準則4.6腐蝕與磨損條件下構(gòu)件可靠性準則68 4.1應(yīng)力強度干涉模型應(yīng)力強度干涉模型 原理介紹 應(yīng)力強度確定方法 常見分布的可靠度計算公式 數(shù)值積分的可靠度計算69應(yīng)力強度干涉理論應(yīng)力強度干涉理論應(yīng)力強度干涉模型在機械產(chǎn)品中，零件（部件）是正常還是失效決定于強度和應(yīng)力的關(guān)系。當零件（部件）的強度大于應(yīng)力時，其能夠正常工作；當零件（部件）的強度小于應(yīng)力時，其發(fā)生失效。因此，要求零件（部件）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)能夠承載，必須滿足以下條件S零件（部件）的強度；s零件（部件）的應(yīng)力。 0sSsS或70應(yīng)力強度干涉模型應(yīng)力強度干涉模型實際工程中

32、的應(yīng)力和強度都是呈分布狀態(tài)的隨機變量，把應(yīng)力和強度的分布在同一座標系中表示（如圖3所示） 當強度的均值大于應(yīng)力的均值時，在圖中陰影部分表示的應(yīng)力和強度 “干涉區(qū)”內(nèi)就可能發(fā)生強度小于應(yīng)力即失效的情況這種根據(jù)應(yīng)力和強度干涉情況，計算干涉區(qū)內(nèi)強度小于應(yīng)力的概率（失效概率）的模型，稱為應(yīng)力強度干涉模型。 在應(yīng)力強度干涉模型理論中，根據(jù)可靠度的定義，強度大于應(yīng)力的概率可表示為 )0(sSPsSPtR71圖圖3 應(yīng)力強度干涉模型應(yīng)力強度干涉模型72可靠度的一般表達式可靠度的一般表達式根據(jù)以上干涉模型計算在干涉區(qū)內(nèi)強度大于應(yīng)力的概率可靠度。如圖4所示，當應(yīng)力為時，強度大于應(yīng)力的概率為 強度分布密度函數(shù) 應(yīng)

33、力 處于 區(qū)間內(nèi)的概率為 應(yīng)力分布密度函數(shù)； 00sdSSfsSP SfS dssfdsssdssP22000sds sfs73圖圖4 概率密度概率密度函數(shù)聯(lián)合積分函數(shù)聯(lián)合積分求可靠度求可靠度74可靠度的一般表達式可靠度的一般表達式假設(shè) 與 為兩個獨立的隨機事件，因此兩獨立事件同時發(fā)生的概率為因為上式 為應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的任意值，現(xiàn)考慮整個應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的情況，有強度大于應(yīng)力的概率（可靠度）為當已知應(yīng)力和強度的概率密度函數(shù)時，根據(jù)以上表達式即可求得可靠度。 0sS 2200dsssdss 00sdSSfdssfdR0s dsdSSfsfdRRs75 4.2靜載荷作用的可靠性設(shè)計準則靜載荷作用的可靠性設(shè)計

34、準則u 受拉應(yīng)力的靜強度可靠性設(shè)計 u 受轉(zhuǎn)矩的靜強度可靠性設(shè)計u 受彎扭聯(lián)合作用的靜強度可靠性設(shè)計u 受彎剪聯(lián)合作用的靜強度可靠性設(shè)計76應(yīng)力分析計算應(yīng)力分析計算77應(yīng)力分布的確定應(yīng)力分布的確定用FMEA確定需要進行可靠度計算的重要失效模式，如：靜強度斷裂、屈服、失穩(wěn)、變形過大、疲勞、磨損、腐蝕等 ；針對不同的失效模式確定相應(yīng)的失效判據(jù)，如最大正應(yīng)力、最大剪應(yīng)力、最大變形能、最大應(yīng)變、最大磨損量等；針對不同失效判據(jù)，應(yīng)用相關(guān)專業(yè)（如材料力學、彈塑性理論、有限元分析、斷裂力學和實驗應(yīng)力分析等）知識進行應(yīng)力分析計算；78應(yīng)力分布的確定應(yīng)力分布的確定確定采用的修正系數(shù)對計算的名義應(yīng)力進行適當?shù)男拚?/p>

35、，得到相應(yīng)應(yīng)力分量的最大值。常用的應(yīng)力修正系數(shù)有：應(yīng)力集中系數(shù)、載荷系數(shù)、溫度系數(shù)、表面處理等；計算主應(yīng)力或復合應(yīng)力，并確定應(yīng)力方程中每個參數(shù)和系數(shù)的分布，通過概率運算、矩法或蒙特卡羅法得到相應(yīng)的應(yīng)力分布。79強度分布的確定強度分布的確定建立與失效應(yīng)力判據(jù)相對應(yīng)的強度判據(jù)，常用的強度判據(jù)有最大正應(yīng)力強度判據(jù)、最大剪應(yīng)力強度判據(jù)、最大變形能強度判據(jù)等。確定名義強度。名義強度指在標準試驗條件下確定的試件強度，常用名義強度有強度極限、屈服極限、疲勞極限、變形、變形能和磨損（腐蝕）量等。 用適當?shù)男拚禂?shù)修正名義強度，通常考慮的修正系數(shù)有尺寸系數(shù)、表面質(zhì)量系數(shù)、應(yīng)力集中系數(shù)等。確定強度方程中所有參數(shù)和

36、系數(shù)的分布，通過概率運算、矩法或蒙特卡落法得到相應(yīng)的強度分布。80通過泰勒級數(shù)展開，用矩法近似確定隨機變量的函數(shù)的均值及標準差。 分兩種情況： 一維隨機變量與多維隨機變量。o 一維隨機變量設(shè)y為正態(tài)分布隨機變量X的函數(shù) ，X的均值 和方差 已知，用泰勒級數(shù)展開近似求解y的均值 和方差 ?，F(xiàn)將 在 處展開，得 Xfy XXy Xfy X y 22!XyfXfXff用矩法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù)用矩法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù)81用矩法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù)用矩法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù)對上式兩邊取數(shù)學期望，取線性近似解 XDfffXEXEffXEfXEfEXfEyE 2121! 22282 用矩

37、法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù) XD fyE fXDfDXfDyD f 2fXDXfDyD若 很小，則有 。對上式兩邊取方差，取線性近似解因為 為常量，所以83 用矩法確定應(yīng)力和強度的分布參數(shù) iniinXDXffyEXX1222121,iXD nfyE,21 iniiXDXfyD21XX 對上式兩邊取數(shù)學期望，取線性近似解若 很小，則有對上式兩邊取方差，取線性近似解84可靠度的計算方法可靠度的計算方法應(yīng)力和強度均為正態(tài)分布利用強度應(yīng)力干涉理論，可靠度定義為強度大于應(yīng)力的概率：00ZPsSPR 當應(yīng)力和強度均為正態(tài)分布時，有sSZ式中 安全余量， 由于應(yīng)力和強度均為正態(tài)分布，根據(jù)正態(tài)分布的和（差）

38、仍為正態(tài)分布的性質(zhì)，安全余量也為正態(tài)分布。 22121ZZZZeZf85可靠度的計算方法 式中： ， 可靠度：sSZ2122sSZ 0212210dZeZPRZZZZ將上式化為標準正態(tài)分布形式 0010zdzzdZZfRz86 式中： 可靠度的計算方法 22121zezZZZz21220sSsSZZz 從（1）式可知，當已知應(yīng)力和強度的分布參數(shù)后，就可算得，從正態(tài)分布表就可查得可靠度。因此，（1）式把應(yīng)力分布參數(shù)、強度分布參數(shù)和可靠度直接聯(lián)系起來，稱之為“連接方程”，稱之為連接系數(shù)，也稱為可靠性系數(shù)。 （1） 87定義稱為可靠度指標，根據(jù)（1）和（2）式得式（3）即強度與應(yīng)力是正態(tài)分布時，可靠

39、度的計算式。o 其它分布類型 常用概率分布的可靠度計算公式參見表3?？煽慷鹊挠嬎惴椒?2sSsSZZ 0dZZfR （2） （3） 88表表3 常用概率分布的可靠度計算公式常用概率分布的可靠度計算公式89表表3 常用概率分布的可靠度計算公式常用概率分布的可靠度計算公式4.3交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計準則交變載荷作用的疲勞可靠性設(shè)計準則載荷譜測量疲勞強度實驗有限壽命設(shè)計應(yīng)變疲勞準則無限壽命設(shè)計應(yīng)力疲勞準則工藝強化抗疲勞準則904.4壓力容器的可靠性設(shè)計準則壓力容器的可靠性設(shè)計準則韌性材料準則幾何止裂準則平面應(yīng)力準則91 4.5交變溫度作用的熱負荷可靠性準則交變溫度作用的熱負荷可靠性準則控制溫度

40、梯度冷卻設(shè)計材料抗熱疲勞準則熱應(yīng)力設(shè)計準則92 4.6腐蝕與磨損條件下構(gòu)件可靠性準則腐蝕與磨損條件下構(gòu)件可靠性準則防護設(shè)計準則配合面準則潤滑劑準則環(huán)境匹配準則表面技術(shù)9394 第五章第五章 機械可靠性設(shè)計準則機械可靠性設(shè)計準則5.1基于材力三大假設(shè)的靜載設(shè)計5.2基于交變載荷或譜載荷作用的抗疲勞設(shè)計5.3基于當量初始缺陷分布的概率斷裂控制5.4基于壓力容器快速斷裂控制的損傷容限5.5基于交變溫度作用的熱疲勞特性5.6構(gòu)件防腐蝕和耐磨損設(shè)計95 5.1傳統(tǒng)靜強度設(shè)計準則及其局限性傳統(tǒng)靜強度設(shè)計準則及其局限性 圣維南原理：如果把物體的一小部分邊界上的面里,變換為分布不同但靜力等效的面力(主矢量相同

41、,對于同一點的主矩也相同),那么,近處的應(yīng)力分布將有顯著的改變,但是遠處所受的影響可以不計.注意:圣維南原理絕不能離開“靜力等效” 幾何、物理、相容96四個強度理論四個強度理論第一類強度理論(斷裂破壞理論)第一強度理論最大拉應(yīng)力理論第二強度理論最大伸長線應(yīng)變理論11xd3212dx97四大強度理論四大強度理論第二類強度理論:流動破壞理論第三強度理論:最大剪應(yīng)力理論第四強度理論:形狀改變比能理論314xd213232221421xd98平面應(yīng)力平面應(yīng)力yxxE1YXxE21XYYE1XYYE21YXZE10ZGXYXY0YZXZXYXYG0YZXZ 99平面應(yīng)變平面應(yīng)變當應(yīng)變發(fā)生在一個應(yīng)力為0的

42、正交平面時,發(fā)生平面應(yīng)變ZYxxEEYXXE1211YXYYEEXYYE12110ZYXZE211GXYXY0YZXZXYXYG0YZXZ 100一般三維空間應(yīng)力狀態(tài)一般三維空間應(yīng)力狀態(tài)一般應(yīng)力狀態(tài)ZYXXEEZYXXE1211ZXYYEEZXYYE1211YXZZEEYXZZE1211GXYXYGXZXZGYZYZXYXYGXZXZGYZYZG 1015.2基于交變載荷或譜載荷作用的抗疲勞設(shè)計基于交變載荷或譜載荷作用的抗疲勞設(shè)計不同載荷形式疲勞問題不同載荷形式疲勞問題對稱彎曲疲勞拉壓疲勞扭轉(zhuǎn)疲勞熱疲勞高溫疲勞腐蝕疲勞1021035.3基于當量初始缺陷分布的概率斷裂控制基于當量初始缺陷分布的概

43、率斷裂控制基于初始缺陷的斷裂分析斷裂韌性分布特征應(yīng)力強度應(yīng)子分布形式概率斷裂控制5.4基于壓力容器快速斷裂控制的損傷容限基于壓力容器快速斷裂控制的損傷容限壓力容器平面應(yīng)力設(shè)計平面應(yīng)變實驗條件損傷容限張開形斷裂控制剪切形斷裂控制反平面剪切斷裂控制104105 齒輪齒輪斷裂控制斷裂控制1065.5基于交變溫度作用的熱疲勞特性基于交變溫度作用的熱疲勞特性散熱設(shè)計溫度梯度控制幾何連續(xù)性準則熱疲勞失效模式熱強性材料均勻變形準則107過熱過熱108 力熱聯(lián)合作用與高溫疲勞力熱聯(lián)合作用與高溫疲勞109 5.6構(gòu)件防腐蝕和耐磨損設(shè)計構(gòu)件防腐蝕和耐磨損設(shè)計電偶序及其相容性準則表面防護準則潤滑油匹配準則校核準則綜

44、合試驗熱/化學/氣候復合環(huán)境下工作的構(gòu)件,使用壽命和服役期間,應(yīng)不出現(xiàn)影響其良好工作狀態(tài)的腐蝕,損傷,磨蝕坑,應(yīng)力腐蝕裂紋,剝蝕等5.6.1 避免大面積疊焊準則是否存在大面積的疊焊、縫隙中的殘留物可能導致零件生銹確認腐蝕環(huán)境條件：兩個不同電化學位勢的電極分別是什么？兩個電極通過何方式實現(xiàn)電接觸？浸泡兩電極的電解質(zhì)是什么？如何形成的？確定是面腐蝕還是點腐蝕如果是面腐蝕，選擇增加板的厚度，按照預期設(shè)計壽命留出板厚余量。選擇其中一種防護層工藝方法：電鍍、噴涂、浸漬上漆、滲透、滾壓、化學轉(zhuǎn)換等金屬濃度不同，間隙內(nèi)腐蝕產(chǎn)物經(jīng)水解化作用酸化，氧氣擴散困難，發(fā)生間隙腐蝕的可能性大得多，例如支承結(jié)構(gòu)、鋼架結(jié)構(gòu)

45、、點焊、單側(cè)焊、容器襯板中。避免間隙結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；將間隙密封，使腐蝕性物質(zhì)無法進入；1.將狹窄空間設(shè)計成較大空間，不停的對流使電解質(zhì)平衡。5.6.2 避免間隙腐蝕準則不同金屬是否有電接觸？通過加絕緣措施使不同金屬沒有電接觸；有電接觸的不同金屬，哪是賤金屬，哪是貴金屬？如有螺栓、螺釘連接的結(jié)構(gòu)確定賤金屬是不是要保護的防腐蝕部件（賤金屬充當陽極被腐蝕），如果是則采取系列措施，如果不是，則貴金屬是被保護部件，犧牲賤金屬（陽極）被腐蝕，保護貴金屬（陰極），則不必作技術(shù)處理金屬是否被電解質(zhì)包圍；5.6.3 避免局部微觀腐蝕環(huán)境準則結(jié)構(gòu)上保證停車期間，管道中的介質(zhì)能空干，否則溫度下降，殘留介質(zhì)在器壁上濃縮結(jié)殼

46、，再啟動后壁受熱，粘結(jié)在器壁上的結(jié)殼成為應(yīng)力裂紋腐蝕源5.6.4 防止流體通道淤積原則 防止大的溫度和濃度梯度，否則會引起沉淀物、冷凝物、局部勢差；高溫度、高濃度也會加速腐蝕過程；局部高溫引起結(jié)殼，結(jié)殼反過來加劇局部過熱；局部低溫會導致冷凝5.6.5 避免大溫度和濃度梯度差準則5.6.6 防止高速流體準則 常出現(xiàn)在高湍流區(qū)；確認結(jié)構(gòu)系統(tǒng)里是否存在高湍流區(qū)？1、結(jié)構(gòu)改進，增大彎管彎曲半徑；2、過濾和離心分離流體，消除固體粒子和氣泡；3、陰極保護或加防腐劑；4、在危險壁面電鍍或加涂層；5、選擇具有堅硬保護層不易腐蝕的材料。對腐蝕速率較慢、均勻的面腐蝕適用；腐蝕速率和設(shè)備的設(shè)計壽命確定壁厚5.6.7

47、 腐蝕裕度準則 在容積相等的前提下，使受腐蝕的表面最小，比表面積=表面積/體積六面體正方體圓柱體橢圓體球體5.6.8 最小比表面積準則某儲液罐，10立方米容積，是用一個大罐還是用十個小罐減少腐蝕更好一點？ 不能通過結(jié)構(gòu)措施消除的腐蝕損壞，可設(shè)計上為后續(xù)更換腐蝕部件或加防護措施提供便利1、易于觀察腐蝕損壞；2、易于更換腐蝕嚴重的構(gòu)件；3、易于上涂層，易于電鍍5.6.9 便利后繼措施準則 5.6.10 良好力學狀態(tài)準則類似于焊接件里的強度要求設(shè)計規(guī)范，讓焊縫處于較好的受力狀態(tài)；拉應(yīng)力會加劇腐蝕；裂紋應(yīng)力同時存在時，可能產(chǎn)生應(yīng)力裂紋腐蝕123 第六章第六章 機械可靠性應(yīng)用準則機械可靠性應(yīng)用準則6.1

48、沖擊載荷與霍普金圣效應(yīng)6.2 各態(tài)遍歷的隨機振動6.3隨機振動試驗準則6.4沖擊載荷作用的設(shè)計準則6.5結(jié)構(gòu)柔性與變形協(xié)調(diào)設(shè)計準則6.6壓力容器與動載作用設(shè)計準則6.7振動環(huán)境作用的可靠性準則6.8復合載荷環(huán)境材料匹配準則第六章第六章 機械可靠性應(yīng)用準則機械可靠性應(yīng)用準則6.9載荷環(huán)境毛坯匹配準則6.10減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準則6.11潤滑與降噪準則6.12表面技術(shù)與潤滑匹配準則6.13 箱座、支架類零部件材料阻尼準則6.14鑄件減震設(shè)計準則6.15鍛件、焊接件抗沖擊設(shè)計準則1241256.1沖擊載荷與霍普金圣效應(yīng)沖擊載荷與霍普金圣效應(yīng)吊索、吊具霍普金森實驗宏觀運動振動響應(yīng)局部效應(yīng)6.10減振器與

49、結(jié)構(gòu)阻尼準則1266.2 各態(tài)遍歷的隨機振動各態(tài)遍歷的隨機振動無明顯周期特性，服從均值為零的正態(tài)分布波恩-馮-卡門邊界條件波恩-馮-卡門把N個原子構(gòu)成的鏈看著無限長原子鏈中的一段，線晶格的振動方式數(shù)等于其原子數(shù)。線晶格中，每個原子的振動自由度為1，晶格的獨立方式數(shù)等于晶體自由度數(shù)。三維晶體中獨立的振動方式數(shù)為3N。1276.3隨機振動試驗準則隨機振動試驗準則 產(chǎn)品和元器件標準篩選試驗產(chǎn)品驗收試驗鑒定試驗例行試驗等采用梯形譜，主要控制指標為：試驗頻帶、功率譜密度水平和總均方根grms1286.4沖擊載荷作用的設(shè)計準則沖擊載荷作用的設(shè)計準則半正弦沖擊:適用于普通碰撞及發(fā)動機點火過程的沖擊描述作用時

50、間幅值控制精度沖擊響應(yīng)譜:適用于爆炸、分離等作用過程的環(huán)境描述1296.5結(jié)構(gòu)柔性與變形協(xié)調(diào)設(shè)計準則結(jié)構(gòu)柔性與變形協(xié)調(diào)設(shè)計準則有沖擊載荷的情況下，加大柔性，避免沖擊，但快速響應(yīng)特性會下降。載荷特征、失效模式、作用機理、宏觀形態(tài)、微觀損傷、細節(jié)設(shè)計與協(xié)調(diào)準則柔性準則的措施：增加等截面桿的長度；避免截面突變；安裝緩沖器；1.選用彈性模量小的材料。130變形協(xié)調(diào)準則變形協(xié)調(diào)準則 在力的傳遞中，構(gòu)件會發(fā)生變形，變形不對稱、接觸面變形不匹配等都會引起走偏、應(yīng)力集中等問題；解決措施：在接觸面處，降低構(gòu)件在力流方向上的剛度，以便減少對另一構(gòu)件變形的阻礙，使變形同步； 如：軸承的軸固定架、天車的導軌1316.

51、6壓力容器與動載作用設(shè)計準則壓力容器與動載作用設(shè)計準則靜強度傳力路徑損傷容限耐久性與剩余壽命PHM管理KYKIC1326.7振動環(huán)境作用的可靠性準則振動環(huán)境作用的可靠性準則模態(tài)控制激勵控制減振控制聲源控制133簡諧振動簡諧振動運動方程:通解:0 KxxM titieCeCx21tCxcosMK134有阻尼振動有阻尼振動運動方程通解:臨界阻尼 :02rteKDrMr02KDrMrMKMDDr242042 KMDMDr2MDCex2135有阻尼周期振動有阻尼周期振動通解tMDKMCextMD24cos22MDKMD242MDKMt242136強迫振動強迫振動運動方程通解:當發(fā)生共振時 避免共振:

52、或qtFKxxMcos qtqMFtCxcoscos22q22q22q137有阻尼強迫振動有阻尼強迫振動運動方程:通解:問題:qtFKxxDxMcos qtCqtBtMDKMAexMDsincos24cos22DqFCBq, 0,時138一般系統(tǒng)一般系統(tǒng)示意圖自由振動自由振動當當q=時的強迫振動時的強迫振動xt01396.8復合載荷環(huán)境材料匹配準則復合載荷環(huán)境材料匹配準則齒輪運轉(zhuǎn)時齒輪運轉(zhuǎn)時主要受力部分主要受力部分是是輪齒輪齒，齒面承受，齒面承受接觸應(yīng)力和摩擦力接觸應(yīng)力和摩擦力，要求輪齒表，要求輪齒表面有面有足夠的強度和硬度足夠的強度和硬度同時，同時，齒根部分齒根部分要承受要承受彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)

53、力齒輪運轉(zhuǎn)過程中有時還受到齒輪運轉(zhuǎn)過程中有時還受到?jīng)_擊力沖擊力，因此齒輪本體要有，因此齒輪本體要有一定的強度和韌性一定的強度和韌性140續(xù)續(xù)一般一般中小型齒輪中小型齒輪應(yīng)選用綜合機械性能良好的應(yīng)選用綜合機械性能良好的中碳結(jié)構(gòu)鋼中碳結(jié)構(gòu)鋼，重要的重要的齒輪齒輪應(yīng)選用應(yīng)選用合金滲碳鋼合金滲碳鋼。其毛坯生產(chǎn)方法。其毛坯生產(chǎn)方法采用型材經(jīng)鍛造采用型材經(jīng)鍛造而而結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜的大型齒輪復雜的大型齒輪，其毛坯可用，其毛坯可用鑄鋼或球墨鑄鐵鑄鋼或球墨鑄鐵鑄造鑄造而成而成在在單件生產(chǎn)的條件單件生產(chǎn)的條件下，也可用下，也可用焊接焊接方法制造方法制造大型齒輪大型齒輪的毛坯的毛坯低速運轉(zhuǎn)受力不大的齒輪低速運轉(zhuǎn)受力不大

54、的齒輪，可用，可用灰鑄鐵件灰鑄鐵件為毛坯為毛坯高速輕載的普通小齒輪高速輕載的普通小齒輪，為減小噪聲也可用，為減小噪聲也可用非金屬材料非金屬材料(如尼龍等如尼龍等)制造制造對對要求傳動精確、結(jié)構(gòu)小巧的儀表齒輪要求傳動精確、結(jié)構(gòu)小巧的儀表齒輪，可用，可用板料沖裁板料沖裁而成而成有些齒輪有些齒輪也可用也可用壓鑄、粉末冶金等方法壓鑄、粉末冶金等方法制成制成1416.9載荷環(huán)境毛坯匹配準則載荷環(huán)境毛坯匹配準則載荷類型環(huán)境特征工件形狀結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)模1426.10減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準則減振器與結(jié)構(gòu)阻尼準則減振器諧振特性及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量、阻尼決定的儀器、設(shè)備動力學常數(shù)運動方程通解:臨界阻尼 :02rteKD

55、rMr02KDrMrMKMDDr242042 KMDMDr2MDCex21436.11潤滑與降噪準則潤滑與降噪準則1446.12表面技術(shù)與潤滑匹配準則表面技術(shù)與潤滑匹配準則齒面嚴重膠合現(xiàn)象145A 金屬化學處理金屬化學處理鋼鐵的化學氧化（0.51.5m）有色金屬的化學氧化(0.54 m)鋁及鋁合金的陽極氧化可控制在幾十幾百微米(鋁自然氧化膜層厚0.0100.015 m)磷化處理(520 m)鉻酸鹽膜(0.82 m)146B 表面覆蓋技術(shù)準則表面覆蓋技術(shù)準則 涂料涂裝(有機涂料：酚醛樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸樹脂及光固化涂料等)粘涂（加入二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和纖維等

56、特殊材料的膠粘劑直接涂敷于零件表面）堆焊熱噴涂熱浸鍍（將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中形成的鍍層）搪瓷、陶瓷、塑料涂敷147C 表面改性技術(shù)準則表面改性技術(shù)準則表面形變強化（噴丸等）表面熱處理（感應(yīng)、火焰、浴爐、電解液及高密度能量表面淬火）表面化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬）等離子體表面處理激光、電子束、高密度太陽能表面處理離子注入表面改性148D表面沉積技術(shù)準則表面沉積技術(shù)準則真空鍍膜濺射鍍膜離子鍍化學氣相沉積CVD分子束外延離子束合成薄膜149E 配合偶件腐蝕防護設(shè)計準則配合偶件腐蝕防護設(shè)計準則 保護層緩蝕劑鈍化經(jīng)重鉻酸鹽處理的硫酸陽極化膜層電火花涂附硬度匹配準則電化學防護準則1

57、506.13 箱座、支架類零部件箱座、支架類零部件材料阻尼準則材料阻尼準則根據(jù)這類零件的結(jié)構(gòu)特點和使用要求，通常采用根據(jù)這類零件的結(jié)構(gòu)特點和使用要求，通常采用鑄鐵以鑄造鑄鐵以鑄造方法制成毛坯方法制成毛坯鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價格便鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價格便宜宜對對受力大、復雜的零件受力大、復雜的零件毛坯，則采用毛坯，則采用鑄鋼鑄鋼件件在在單件生產(chǎn)或工期緊迫單件生產(chǎn)或工期緊迫時，也可采用時，也可采用焊接件焊接件制造毛坯，它的優(yōu)點可減輕零件制造毛坯，它的優(yōu)點可減輕零件重量，但減振性不如鑄鐵件重量，但減振性不如鑄鐵件151

58、6.14鑄件減震設(shè)計準則鑄件減震設(shè)計準則根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和使用要求，通常采用根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和使用要求，通常采用鑄鐵以鑄造鑄鐵以鑄造方法制成毛坯方法制成毛坯鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價鑄鐵能制造結(jié)構(gòu)比較復雜的毛坯，具有良好的耐壓、耐磨和減振性，價格便宜格便宜對對受力大、復雜的零件受力大、復雜的零件毛坯，則采用毛坯，則采用鑄鋼鑄鋼件件在在單件生產(chǎn)或工期緊迫單件生產(chǎn)或工期緊迫時，也可采用時，也可采用焊接件焊接件制造毛坯，它的優(yōu)點可減輕制造毛坯，它的優(yōu)點可減輕零件重量，但減振性不如鑄鐵件零件重量，但減振性不如鑄鐵件有些異形斷面或彎曲軸線的軸有些異形斷面或彎曲軸線

59、的軸，如凸輪軸、曲軸等，材料采用球墨鑄鐵，如凸輪軸、曲軸等，材料采用球墨鑄鐵，其毛坯選用其毛坯選用鑄造鑄造成形方法。成形方法。在某些情況下，零件毛坯成形方法可選用在某些情況下，零件毛坯成形方法可選用鍛鍛-焊、鑄焊、鑄-焊結(jié)合焊結(jié)合的方法的方法例如：汽車排氣閥零件，可將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳素鋼的閥桿焊例如：汽車排氣閥零件，可將合金耐熱鋼的閥帽與普通碳素鋼的閥桿焊成一體，以節(jié)約耐熱鋼材料。有些大型軸桿類零件的毛坯，例如我國自成一體，以節(jié)約耐熱鋼材料。有些大型軸桿類零件的毛坯，例如我國自行設(shè)計制造的行設(shè)計制造的12000 t水壓機的立柱，即采用鑄焊結(jié)構(gòu)；該立柱長水壓機的立柱，即采用鑄焊結(jié)構(gòu)；該立

60、柱長18m，直徑直徑1m，壁厚，壁厚0.3m，重，重80t，采用，采用ZG270500，分六段鑄造，以焊接方，分六段鑄造，以焊接方法焊成整體毛坯法焊成整體毛坯1526.15鍛件、焊接件抗沖擊設(shè)計準則鍛件、焊接件抗沖擊設(shè)計準則一般的軸類零件一般的軸類零件若各段臺階若各段臺階直徑相差不大直徑相差不大，可，可直接選直接選用型材用型材；若；若直徑相差較大直徑相差較大，則可，則可采用鍛件采用鍛件。大型零件大型零件只能采用只能采用自由鍛件、砂型鑄件或焊接件自由鍛件、砂型鑄件或焊接件。軸桿類零件一般都是軸桿類零件一般都是重要的受力和傳動零件重要的受力和傳動零件用于中等載荷或一般要求的軸，主要選用中碳調(diào)質(zhì)鋼用