機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題及答案

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題及答案機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題(1)1.將某規(guī)格的軸承50個(gè)投入恒定載荷下運(yùn)行，其失效時(shí)的運(yùn)行時(shí)間及失效數(shù)如下表所示，試求該規(guī)格軸承工作到和250h時(shí)的故障密度和可靠度。，，，，f250R250運(yùn)行時(shí)間(h)102550100150250350400失效數(shù)(個(gè))423753222(某系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí)間為1000h，若該系統(tǒng)2000h的工作期內(nèi)需要有備件更換?，F(xiàn)有4個(gè)備件，問系統(tǒng)能達(dá)到的可靠度是多少,3(對95個(gè)某型號的溢流閥做壽命試驗(yàn)，在完成110小時(shí)試驗(yàn)時(shí)失效5個(gè)溢流閥。若其失效率為常數(shù)，試計(jì)算其平均壽命和可靠度。，，R3504(某零件的故障率為:,3,31.5,(x),5，10(2，10x,0.6)試求故障密度函數(shù)和可靠度函數(shù)。5(描述某元件的物理量x為隨機(jī)變量，它的均值，標(biāo)準(zhǔn)u,600差。故障密度函數(shù)，，圖形具有關(guān)于軸線x=u對稱且x軸為fx,,50，，的漸近線，當(dāng)x=u時(shí)，，為最大值，處圖形凹凸性發(fā)生fxfxx,u,,改變。求隨機(jī)變量時(shí)累積概率分布，，為多少,Fxx,500機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題(2)1(已知一拉桿的拉伸載荷,N，拉桿材料，，，，PP,,P30000,2000P屈服極限，，,MPa,拉桿直徑,，，,,,,，，,1076,12.2，，dd,,d6.4,0.02ss,sdsmm。試計(jì)算此桿的可靠度。2(拉桿承受的軸向載荷,N，拉桿直徑，，，，PP,,P80000,1500P,mm，拉桿長度,mm，彈性模量，，，，，，，，dd,,d35,0.8LL,,L6400,64dL,MPa。試計(jì)算拉桿伸長量的分布值，，，，EE,,E210000,3200,E。，，,,,,,3(工程師想設(shè)計(jì)一種新零件，根據(jù)應(yīng)力分析得知，零件中的拉應(yīng)力服從正態(tài)分布，其均值為241.2MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為27.6MPa。制造過程中產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力也服從正態(tài)分布，其均值為68(9MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為10.4MPa。由零件的強(qiáng)度分析可知，強(qiáng)度服從正態(tài)分布，均值為344.6MPa，但對影響強(qiáng)度因素產(chǎn)生的變化尚不消楚。試問，為確保零件的可靠度不低0.999，強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差的最大值為多少?4(已知強(qiáng)度r和應(yīng)力s是對數(shù)正態(tài)分布的，并具有下列參數(shù)，，。試問強(qiáng)度的最大允許標(biāo)準(zhǔn)差為,,15MPar,150MPas,100MPar多大，方能使可靠度不低于0.999。5(已知一零件強(qiáng)度服從正態(tài)分布，其均值為100MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為10MPa，作用于零件上的工作應(yīng)力為指數(shù)分布，其均值為50MPa，試求零件的可靠度。6(已知在一種發(fā)動(dòng)機(jī)零件中的應(yīng)力是正態(tài)分布的，其均值為350MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為40MPa。材料強(qiáng)度的分布也是正態(tài)分布的，其均值加820MPa，標(biāo)準(zhǔn)差加80MPa。試計(jì)算此零件的可靠度。假設(shè)材料的熱處理不好，且環(huán)境溫度有較大變化，使零件強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差增大到150MPa，試求零件的可靠度。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題(3)54.1(一轉(zhuǎn)軸受彎矩，轉(zhuǎn)矩為M,1.5，10,4.2，10N.m53.的聯(lián)合作用。該軸由鉬鋼制成，其屈服強(qiáng)度T,1.2，10,3.6，10N.m的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為MPa，軸徑制造公差為，，，，,,,,,,935,18.75ss,ss。要求該軸的可靠度R,0.999，試求其直徑。0.005d2(一受剪螺栓聯(lián)接如圖1所示，已知載荷F呈正態(tài)分布，其均值及標(biāo)準(zhǔn)差為:,N，承剪面數(shù)n,2。螺栓材，，，，F(xiàn)F,,F24000,1400F料選用45鋼，假設(shè)其強(qiáng)度分布為正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)差,,143.3MPa。被聯(lián)接件材料選用灰鑄鐵HT250，其擠壓強(qiáng)度,,11.5MPa,，標(biāo)準(zhǔn)差。從安全考慮，在10000個(gè)螺栓,,122.5MPa,,9.8MPap,p中只允許有兩次由于螺栓失效引起的停工。預(yù)緊力忽略不計(jì)，設(shè)螺栓直徑的標(biāo)準(zhǔn)差，。試設(shè)計(jì)此螺栓小徑(考慮剪,,0.002dh,0.75dd切和擠壓)。圖1機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題(4)1(某心軸如圖2所示，受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力。材質(zhì)為45號鋼，調(diào)質(zhì)后，MPa，MPa。危險(xiǎn)斷面處D=120mm，d,,,655,,380bs5100mm，，圓角精車，噴丸處理。如巳知時(shí)的工作應(yīng)r,10,2N,106力MPa，MPa，計(jì)算可靠度(取)。S,50N,10,,200,02(某軸受彎扭聯(lián)合作用，承受的轉(zhuǎn)矩T(),T(115000，T,ST10350)N.mm;危險(xiǎn)斷面處的直徑mm，彎矩為M()M,Sd,18,0.18M,M(13900，1250)N.mm。設(shè)T和M均服從正態(tài)分布，且由其疲勞,min，，極限線圖知時(shí)的疲勞極限為,(930，39.3)MPa，,,,S,k,kk,kk,max7試計(jì)算該軸疲勞壽命為10次工作循環(huán)時(shí)的可靠度。23(某心軸如圖2所示，已知危險(xiǎn)斷面處，M,N(22000,1200)1，，，。總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)M,0.7MM,0.3MM,0.8MM,0.4M315121417，各級應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，，，N,0.001NN,0.003NN,0.02NN,3，10123，。且知，m,7.3，MPa，N,0.45NN,0.5N,,194.85,,154,1MPa。試計(jì)算疲勞強(qiáng)度可靠度。S,50,,1圖2機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)單元測試題(5)1(某兩級圓柱齒輪減速器，有四個(gè)齒輪、三根軸、六個(gè)滾動(dòng)軸承、四個(gè)平鍵，若己知它們的可靠度分別為:、，R,0.995R,0.995齒齒，，。問該減速系統(tǒng)的可靠度是多少,R,0.999R,0.98R,0.998承鍵軸2(如圖3所示的兩個(gè)系統(tǒng)已知:，，R，，R,0.7R,0.75R,0.8111試計(jì)算系統(tǒng)可靠度。圖33(一個(gè)液壓系統(tǒng)，其供油量，要求供油系統(tǒng)可靠度Q,10L/min不小于97,。今有兩種泵可供選用，0，，Q,5L/minQ,10L/min12但它們的可靠度都只有90,，問怎排選用這兩種泵的組合系統(tǒng)，才能使之經(jīng)濟(jì)合理，并且即使壞了一臺(tái)泵時(shí)供油量仍能正常(泵的價(jià)Q2格是泵的兩倍)。Q14(一個(gè)由電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)、單級齒輪減速器組成的傳動(dòng)裝置，工作1000h要求可事度為o.96，已知它們的平均失效率分別為:電動(dòng)機(jī)，皮帶傳動(dòng)，。試給,,0.00002/kh,,0.00003/kh,,0.0004/kh312它們分別適當(dāng)?shù)目煽慷取?010《機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)》試題1(零件的故障率為:,3,31.5,(x),5，10(2，10x,0.6)試求故障密度函數(shù)和可靠度函數(shù)。解:x,,1.5,,33,,Rx,exp,5，102，10x,0.6dx，，，，,,,300,,2.5,3，，，，,exp,2，10x,0.6dFx，，，，fx,dxd，，，，,1,Rxdx1.52.5,3,3,3，，，，，，,5，102，10x,0.6exp,2，10x,0.62(已知一拉桿的拉伸載荷,N，拉桿材料屈服，，，，PP,,P30000,2000P，，極限,，，MPa,拉桿直徑,mm。,,,,，，,1076,12.2，，dd,,d6.4,0.02ss,sds試計(jì)算此桿的可靠度。解:P,2F,，Ad,A4,,222A,u,，6.4,32.1699mmd44,,2,u,，6.4，0.02,0.2011mm,,Add22P30000F,,,932.5488MPaA32.16992222,,P，A1AP,,F22A,A，A2222130000，0.2011，32.1699，2000,2232.169932.1699，0.2011,62.4414MPa,,F1076,932.5488s,,,2.2547zR2222,,，12.2，62.4414,Fs，，查正態(tài)函數(shù)表。R,,z,0.98789R3(拉桿承受的軸向載荷,N，拉桿直徑,，，，，，，PP,,P80000,1500dd,,dPmm，拉桿長度,mm，彈性模量,，，，，，，，，d35,0.8LL,,L6400,64EE,,LEMPa。試計(jì)算拉桿伸長量的分布值。，，，，,,,,E210000,3200,,解:PL,2，,Ad,,EA4,,222A,u,，35,962.1127mmd44,,2,u,，35，0.8,43.9823mm,,Add22令，因此H,PLH,P，L,80000，6.4,512000N.m222222,P，，L，，，,,,,,HLPLP222222,80000，0.064，6.4，1500，0.064，1500,9600.5N.m令，因此G,EAG,E，A,210000，962.1127,202043667N222222,E，，A，，，,,,,,GAEAG222222,210000，43.9823，962.1127，3200，43.9823，3200,9736914.266NH,因此，故,GH512000,3,,,,2.534，10mG2020436672222,,H，G1GH,,,22G,G，G22221512000，9736914.266，202043667，9600.5,22202043667202043667，9736914.2664,,1.3089，10m54.4(一轉(zhuǎn)軸受彎矩，轉(zhuǎn)矩為M,1.5，10,4.2，10N.m53.的聯(lián)合作用。該軸由鉬鋼制成，其屈服強(qiáng)度T,1.2，10,3.6，10N.m，，，，,,,,,,935,18.75的均值和標(biāo)準(zhǔn)差為MPa，軸徑制造公差為ss,ss。要求該軸的可靠度R,0.999，試求其直徑。0.005d解:1)。F,1,R,1,0.999,0.0012)依據(jù)查正態(tài)函數(shù)表，得，令。，，F(xiàn),,z,0.001z,,Z,3.09z,,3.09R3)列出強(qiáng)度分布，，，，,,,,,,935,18.75ss,ss4)求彎曲應(yīng)力M,3，SWd,,WW320.0053,,,d,1.6667，10dd344.2，104,,,1.4，10N.mM3,33W,d,0.098175d32,33，3，，1.6667，10,,,2343,d,d,4.9088，10d,,Wd323256M1.5，101.52788，10SMPa,,,W33Wdd0.0981752222,,MW，1WM,,S22WWW，,W2225424,，，，，，，11.5，10，4.9088，10，0.098175，1.4，10,322,4d0.098175，，0.098175，4.9088，10142805.1953MPa,3d5)求扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力T,3Wd，,,,T16WT0.0053,,,d,1.6667，10dd333.6，103,,,1.2，10N.mT3,33W,d,0.19635dT16,33，3，，1.6667，10,,23,43,d,d,9.8176，10d,,WdT161655T1.2，106.1115，10,MPa,,,33Wdd0.19635T2222,,TW，1WTTT,,,22WW，,TTWT222,54231，，，，，，1.2，10，9.8176，10，0.19635，1.2，10,32,240.19635d，，0.19635，9.8176，106832.833,MPa3d6)求組合應(yīng)力22S,S，3,Ws22S,S，3,Ws2265,,,,1.52788，106.1115，10,,,,,，333,,,,dd,,,,61.858744，10,3d2222,,,S，9,WSW,,S22S，3,W2262521，，，，1.52788，10，142805.1953，9，6.1115，10，6832.833,32265d，，，，1.52788，10，3，6.1115，10117578.6021,MPa3d7)求軸的直徑61.858744，10935,3,,Ssdz,,,3.09R2225,,，,,,S1.175786，10s2,,18.75，3,,d,,22362265935d,1.858744，10,3.09，18.75d，1.175786，10，，，，，，66310870868.246d,3475.85128，10d，332.2929，10,06336d,3.991248，10d，3.815651，10,02336，，3.991248，10，3.991248，10,4，3.815651，103d,233.991248，10，816.98,2,2404.114d,13.39635(某兩級圓柱齒輪減速器，有四個(gè)齒輪、三根軸、六個(gè)滾動(dòng)軸承、四個(gè)平鍵，若己知它們的可靠度分別為:，，R,0.995R,0.999齒軸，。問該減速系統(tǒng)的可靠度是多少,R,0.98R,0.998承鍵解:1)輸入軸1的可靠度R1,，，，，RRRRRR1承承齒鍵軸,0.98，0.98，0.999，0.995，0.998,0.9527332)中間軸2的可靠度R2,，，，，，，RRRRRRRR2承承齒齒鍵鍵軸,0.98，0.98，0.999，0.995，，