机械可靠性设计0706零件设计举例.pptxVIP

机械可靠性设计;§6.1 稳定变应力下的可靠度计算;第六章 机械零件可靠性设计举例 ;可靠度推荐值;§6.1 稳定变应力下的可靠度计算;同理，工作应力的分布参数为;若已知规定寿命下的强度分布和零件中的最大应力s1，;若已知在某一应力水平下的寿命分布g(N)和零件的工作循环次数n的分布f(n) ，则应力-强度干涉模型的概念可以延伸，零件的失效循环次数N(寿命)，可看作“强度”，零件的工作循环数可看作“应力”，因此有;在规定的寿命n1之下，若已知应力幅水平s1和s2时的失效循环数的分布f(N’1) 和f(N’2) ，则可靠度为图中阴影部分面积，按下式计算;零件与材料标准试件的差异：结构形状、尺寸、表面 需要修正材料的疲劳强度极限。;上式各项都是随机变量，假定各项相互独立，故均值、变异系数和标准差分别为;修正N＝103的材料疲劳强度极限；; 例题6-1 某心轴如图所示，受旋转弯曲应力，材料为40Cr，调质后抗拉强度为939.6 Mpa ,材料的疲劳极限为422.8Mpa; N=103时疲劳应力是798.66Mpa; 其变异系数为0.05。危险截面处D＝120mm； d＝100mm； ρ＝10±2mm；绘零件的p-s-N曲线。;解:;（2）求有效应力集中系数Kσ;表面加工系数由图查得：;求得心轴的疲劳极限和标准差：;当N=N0=103时，由图查得;（4）绘零件的近似P-S-N曲线;当N=N0=103时;由此绘出心轴的p-S-N曲线图：;若已知N＝105.5时的应力分布为（240,25）MPa和N＝107时(无限寿命）应力分布为 (180,30)MPa;求其可靠度。;求可靠度;例题6-2 已知钢轴试件失效循环数为对数正态分布，分布数据如表所示，求钢轴在下列运转情况下的可靠度 。;标准正态分布变量为;3）当应力水平升高至s2=524MPa时，n’1=lgn1=lg(2×105)=5.30;对于非稳定变应力，应力随时间的变化虽然是随机的，然而在整个工作寿命中，不同大小应力工作时间占总时间的比值是相当稳定的。;应力方块图;6.2.1迈因纳法则(Miner’s rule) 、等效应力和等效循环数;以上两式合并，经整理可得强度条件:;O;强度条件还可表示为:; 令 σV= σ1 Ks ，称为与σ-1相对应的等效应力，则非稳定变应力的应力－强度干涉模型为：;σV= σ1 Ks的均值和方差为：;得到：;例6-3 一转轴受规律性非对称循环变应力：σ1 ＝ 500 MPa，n1＝104; σ2 ＝ 400 MPa,n2＝105;材料为45号钢调质，零件的疲劳强度σ-1 ＝ 307 MPa，强度变异系数C=0.08 ，材料常数m=9，循环基数N0 ＝5×106。试求其可靠度。 ;2)确定等效应力的分布参数;应力情况系数：;与σ-1相对应的等效应力σV 的分布参数为：;查表得 R=0.9066;6.3螺栓联接的可靠性设计 ;对于有紧密性要求的螺栓联接，假设其失效模式是螺栓产生屈服。因此设计准则为：;例题6-4 如图所示，已知气缸内径D=380mm，缸内工作压力p=0~1.70MPa，螺栓数目n=8，采用金属垫片，试设计此缸盖螺栓。要求螺栓联接的可靠度为0.999999。;气缸盖上所受的最大工作载荷的均值为;应力分布的标准差为;令C2/C1=B，代入;螺栓刚度C1可以较精确地算出，而被联接件的刚度C2却需要估算，一般认为μB=8，CB=0.10;3）应用联结方程;有标准正态分布表，R=0.96时，z=4.7，代入联结方程;化简整理可得;;解：;;比较以上两式，可知应力幅σa=σ，平均应力σm=(3τ)1/2，即;2）绘分布状的疲劳极限应力图;运用以上数据，取适当比例，按“3σ法则”作成分布状的Goodman线图;3）确定工作应力的循环特性r;由“3σ法则”可知，疲劳极限的应力幅和平均应力的标准差为;5）校核可靠度; 滚动轴承是最早具有可靠性指标的机械零件。现行的额定动载荷计算方法规定，在基本额定动载荷C的作用下，滚动轴承可以工作一百万转而其中90%不发生疲劳点蚀失效，即其可靠度为90%。;一、滚动轴承的寿命与可靠度之间的关系;当R(t)=0.90时，轴承寿命t=L10，L10为表示失效概率为10%的寿命，于是有;实际上，不同的工作环境要求不同的可靠度，例如航空、航天工业通常要求“无失效”的轴承性能。即要求轴承寿命为L0。;;例题6-6 一只6209号径向球轴承在某项应用中得出具有90%可靠度的疲劳寿命100×106r，问如果具有95%的可靠度时，疲劳寿命有多大？;每个轴承的可靠度应为;二、滚动轴承的额定动载荷与可靠度之间的关系;设取b=c=1，则有;例题6-8 有一对圆柱滚子轴承的轴，d=40mm，受径向压力Ft=6000N作用，要