设计安全系数与可靠度的关系.pdf

InternalCombustionEngineParts

设计安全系数与可靠度的关系

TheRelationofDesignSafetyFactorandReliability

隋喜奎SUIXi-kui

(奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院，芜湖241006)

(AutoRDInstitute,CheryAutomobileCo.,Ltd.,Wuhu241006,China)

摘要:传统的机械设计中，机械零件是否发生失效，一般用安全系数S大于或等于许用安全系数[S]来判断。许用安全系数[S]—般

根据零件重要性、材料数据准确性、计算精确性及工况等确定。主要介绍了设计中经常采用的均值安全系数和概率安全系数的概念及

其与可靠度的关系。

Abstract:Inthetraditionalmechanicaldesign,thefailureofmechanicalpartscanbejudgedbythesafetyfactorSgreaterthanor

equaltothesafetyfactor[S].Thesafetyfactor[S]isgenerallydeterminedaccordingtotheimportanceoftheparts,theaccuracyofthe

materialdata,theaccuracyofcalculationandtheworkingconditions.Thispapermainlyintroducestheconceptofmeansafetyfactorand

probabilitysafetyfactoranditsrelationwithreliability.

关键词：安全系数;可靠度;应力

Keywords:safetyfactor；reliability；stress

〇引言度函数为g(y)，故可靠度R可表示为：

影响机械产品失效的因素可概括为应力”和‘‘强度”R=P(YX)=P(Y-X0)(1)

两类。应力是引起产品失效的各种因素的统称，强度是产利用可靠度计算的一般公式可以导出应力和强度服

品抵抗失效发生的各种因素的统称。机械可靠性设计就是从不同分布时的计算公式。当应力与强度服从正态分布

要掌握零件应力和强度的分布规律，严格控制发生失效的时，可靠度的计算可大大简化。设应力X和强度Y的概率

概率，以满足设计要求。密度函数为：

传统的安全系数法一直沿用至今，其特点是表达方式

直观明确。但这种设计方法把安全系数、强度、应力等处理

成单值确定的变量，尽管设计时安全系数大于1，但往往

仍有零件在使用期内失效，这是因为强度、应力和尺寸等

都是随机变量，存在一定的分散性。为了确保安全，传统机(2)

械设计有时往往盲目用优质材料或加大零件尺寸，造成不

式中，ux、uy分别为应力和强度的均值;(Tx、(Ty分别为应

必要的浪费。

力和强度的标准差。

如果将应力与强度的随机性概念引入到上述安全系

利用概率论的知识可知，Z=Y-X也服从正态分布，Z

数中，便可以得出可靠性意义下的安全系数，从而把安全

系数与可靠度的概