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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: 437| 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
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  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。
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  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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