第六章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)

第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)概述：機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)：1.知零件任務(wù)應(yīng)力和資料強(qiáng)度的分布及其分布參數(shù)和設(shè)計(jì)目的要求的可靠性(可靠度或可靠壽命)，對(duì)零件進(jìn)展可靠性校核。2.根據(jù)零件的許用可靠性目的和資料性能，確定零件的幾何尺寸。常規(guī)設(shè)計(jì)零件強(qiáng)度的判據(jù)：存在的問題：1.產(chǎn)品在整個(gè)運(yùn)用過程中任一時(shí)辰的失效概率；2.產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的條件和壽命下，能否會(huì)由于可靠度太高而造本錢錢不用要的加大，或者由于可靠度太低而呵斥不應(yīng)有的破壞。第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)能處理：概述：故障后果允許可靠度機(jī)器類別災(zāi)難性失事事故完不成任務(wù)飛行器、軍事裝備、化工設(shè)備、醫(yī)療器械、器重機(jī)械等經(jīng)濟(jì)性修理停歇時(shí)間增加工藝設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、家用生活機(jī)械降低工況，輸出參數(shù)惡化無后果(修理費(fèi)用在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍)機(jī)器中的一般零部件1.所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在規(guī)定條件下和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，其失效情況及破壞概率2.可以根據(jù)零件的重要程度來決議可靠度的大小，從而得到更合理的設(shè)計(jì)參量表6-1缺點(diǎn)后果及可靠度第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：1.松螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)松螺栓銜接裝配時(shí)，螺母不需求擰緊。在接受任務(wù)載荷之前螺栓沒有預(yù)緊力，也常稱為拉桿銜接。進(jìn)展可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，將F，d1看成是相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，均服從正態(tài)分布。因此，當(dāng)其變異系數(shù)不大時(shí)，應(yīng)力也近似為正態(tài)分布，其均值和規(guī)范差分別為：螺栓直徑d1的變異系數(shù)任務(wù)拉力F的變異系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：1.松螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)強(qiáng)度級(jí)別強(qiáng)度極限屈服極限推薦材料最小值均值變異系數(shù)最小值均值變異系數(shù)4.64.84004750.053240320272.5387.50.060.07420，105.65.85006000.055300400341.5483.70.0520.07430，35，20，Q2356.66.96007000.048360540408.85800.0510.07435，45，40Mn8.88009000.037640774.90.07535，35Cr10.912030.0269001080100813820.0770.09440Mn2表6-5螺栓資料強(qiáng)度均值與變異系數(shù)估算值第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：1.松螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)例：設(shè)計(jì)一松螺栓銜接。知作用于螺栓上的載荷近于正態(tài)分布，其均值和規(guī)范差分別為F＝30000N，SF＝0.2F/3，求可靠度R(t)＝99.5％時(shí)的螺栓直徑。解:(1)螺栓資料強(qiáng)度的均值和規(guī)范差因螺栓可靠度要求較高，由表6-5選螺栓4.8級(jí)，資料為10鋼，屈服極限均值，變異系數(shù)，那么規(guī)范差為(2)螺栓任務(wù)應(yīng)力的均值和規(guī)范差思索到制造中半徑的公差，螺紋當(dāng)量半徑公差，由于尺寸偏向是正態(tài)分布，公差，所以第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：1.松螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)螺栓計(jì)算截面積的規(guī)范差為：那么有：任務(wù)應(yīng)力的均值和規(guī)范差為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：1.松螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)(3)利用銜接方程求螺栓直徑因強(qiáng)度、應(yīng)力均為正態(tài)分布，查正態(tài)分布表，當(dāng)R(t)＝0.995時(shí)，可靠性指數(shù)uR=2.575，那么有解得：螺栓直徑：取規(guī)范直徑M14×2±0.12mm，其實(shí)踐可靠度R(t)>0.995，滿足設(shè)計(jì)要求，可用。第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)螺栓危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為：螺栓所受的總拉力分析螺栓銜接的受力和變形關(guān)系得知，螺栓的總拉力F2和預(yù)緊力F0、任務(wù)拉力F、剩余預(yù)緊力F1、螺栓剛度Cb及被銜接件剛度Cm有關(guān)，其關(guān)系式為螺栓的相對(duì)剛度墊片材料金屬皮革銅皮石棉橡膠0.2～0.30.70.80.9表6-6螺栓的相對(duì)剛度第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于受軸向變載荷的緊螺栓銜接，除按靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)校核其疲勞強(qiáng)度。受變載荷的緊螺栓銜接的主要失效方式是螺栓的疲勞斷裂。應(yīng)力幅及應(yīng)力集中是導(dǎo)致螺栓疲勞斷裂的主要緣由。螺栓銜接的疲勞實(shí)驗(yàn)證明，螺栓的疲勞壽命服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。螺栓的疲勞極限應(yīng)力幅值可按下式確定：光滑試件的拉伸疲勞極限尺寸系數(shù)螺紋牙受力不均勻系數(shù)，1.5—1.6制造工藝系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)任務(wù)拉力在0到F變化時(shí)，螺栓所受的總拉力將在F0到F2變化。螺栓危險(xiǎn)截面的最大拉應(yīng)力為最小拉應(yīng)力為應(yīng)力幅為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)緊螺栓銜接可靠性設(shè)計(jì)的步驟有以下幾個(gè)方面：(1)確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么。(2)選擇螺栓資料，確定其強(qiáng)度分布，求其均值和規(guī)范差。根據(jù)閱歷，可取螺栓拉伸強(qiáng)度的變異系數(shù)為(3)確定螺栓的應(yīng)力分布，求出應(yīng)力的均值和規(guī)范差。(4)運(yùn)用銜接方程，確定螺栓直徑。第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)例：知?dú)飧變?nèi)徑，缸內(nèi)的任務(wù)壓力螺栓數(shù)目n=8,采用金屬墊片，設(shè)計(jì)此氣缸蓋螺栓銜接。要求螺栓銜接的可靠度為0.999999。解：(1)螺栓資料選用45鋼，螺栓性能等級(jí)選用6.8級(jí)，假設(shè)其強(qiáng)度分布為正態(tài)分布，那么資料屈服極限的均值為，屈服極限的規(guī)范差為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)(2)假設(shè)螺栓的應(yīng)力分布為正態(tài)分布，確定應(yīng)力的均值及規(guī)范差。氣缸蓋上所受的最大任務(wù)載荷的均值為：每個(gè)螺栓上所受的最大任務(wù)載荷的均值為：可取任務(wù)載荷的變異系數(shù)。因此，任務(wù)載荷分布的規(guī)范差第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)每個(gè)螺栓內(nèi)由任務(wù)載荷引起的應(yīng)力的均值為：螺栓的直徑應(yīng)力分布的規(guī)范差為：眾所周知，既有預(yù)緊力又受軸向任務(wù)載荷的緊螺栓銜接在任務(wù)時(shí)，螺栓總拉力為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)令，那么上式可改寫成將上式除以螺栓截面面積A，可得螺栓總應(yīng)力分布的均值根據(jù)閱歷，取預(yù)緊應(yīng)力分布的均值為240MPa，規(guī)范差為36MPa。普通以為，比較恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)是取比例系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受拉伸載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：2.緊螺栓銜接得可靠性設(shè)計(jì)(3)運(yùn)用銜接方程。因此，螺栓的尺寸確定如下：公稱直徑d=24mm,內(nèi)徑d1=20.752mm。第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受剪切載荷螺栓銜接的可靠性設(shè)計(jì)：受剪切載荷螺栓銜接：緊螺栓銜接的一種，利用鉸制孔用螺栓抗剪切來接受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸外表受擠壓；在銜接接合面處，螺栓桿那么受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：彈簧分類：按所受載荷不同：拉伸彈簧、緊縮彈簧、改動(dòng)彈簧、彎曲彈簧按外形不同：螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、板簧、平面渦卷彈簧圓柱螺旋緊縮彈簧設(shè)計(jì)的根本問題：1.必需滿足強(qiáng)度要求，使剪應(yīng)力不引起失效；2.滿足剛度要求，使彈簧的變形不超越規(guī)定值；3.滿足所需的有效圈數(shù)。圓柱螺旋緊縮彈簧的主要失效方式是疲勞破壞和斷裂。第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：螺旋彈簧中的最大剪應(yīng)力：彈簧的曲度系數(shù)彈簧的變形量：力與變形量的關(guān)系為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：剪應(yīng)力的均值、規(guī)范差和變異系數(shù)分別為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：各變量的均值、規(guī)范差和變異系數(shù)確實(shí)定：1.曲度系數(shù)K與彈簧指數(shù)有關(guān)，可根據(jù)彈簧中徑D和彈簧絲直徑d的公差估算出規(guī)范差，普通可取2.軸向載荷F的規(guī)范差可取為載荷允許偏向的1/3，即，故

3.彈簧中徑D的規(guī)范差可根據(jù)彈簧質(zhì)量檢查規(guī)范(GB1239)中的彈簧精度等級(jí)要求確定。4.彈簧絲直徑d的規(guī)范差按規(guī)定的公差確定，規(guī)范差Sd和變異系數(shù)Cd的估計(jì)值可查表。5.彈簧有效圈數(shù)n的允許偏向見表。6.剪切彈性模量G的變異系數(shù)可取第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：任務(wù)應(yīng)力的均值和規(guī)范差彈簧的任務(wù)應(yīng)力均值可按計(jì)算，規(guī)范差為。2.強(qiáng)度極限的均值和規(guī)范差在靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)中主要的強(qiáng)度目的是剪切屈服極限，普通來說它與抗拉強(qiáng)度極限間的關(guān)系為運(yùn)用變形能實(shí)際所得到的關(guān)系，設(shè)計(jì)中常采用對(duì)65Mn來說，第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：思索到不同捆鋼絲性能的差別，鋼絲抗拉強(qiáng)度的變異系數(shù)為式中，靜強(qiáng)度平安系數(shù)3.可靠性計(jì)算第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：任務(wù)應(yīng)力的均值和規(guī)范差均值變異系數(shù)2.強(qiáng)度極值的均值和規(guī)范差第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：例：試計(jì)算某氣門彈簧的可靠度。知彈簧絲直徑d=4.5mm,彈簧中徑D＝32mm，任務(wù)圈數(shù)n=8，彈簧安裝壓力Fmin＝200N，最大任務(wù)壓力Fmax=4250.15N，彈簧資料為50CrVA，，凸輪軸轉(zhuǎn)速為1400r/min,要求任務(wù)壽命N>107。解：(1)計(jì)算彈簧指數(shù)C和曲度系數(shù)K取，故第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：解：(2)確定彈簧任務(wù)應(yīng)力的分布因Fmax的動(dòng)搖范圍為，按“〞原那么第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：解：而CFmin按精度2級(jí)n＝8從表6-14查得為0.033，同時(shí)按表6-10和表6-11取故：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：解：(3)確定彈簧資料的強(qiáng)度分布按50CrVA的抗拉強(qiáng)度值得查表6-15知，當(dāng)N>107次時(shí)，取而極限應(yīng)力為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：規(guī)范差式中，為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)資料疲勞極限得變異系數(shù)，未經(jīng)噴丸處置，取(4)計(jì)算平安系數(shù)及可靠度設(shè)強(qiáng)度和應(yīng)力均為正態(tài)分布，故銜接系數(shù)查正態(tài)分布表，得第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)彈簧的可靠性設(shè)計(jì)：圓柱螺旋緊縮彈簧的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)：(5)靜強(qiáng)度驗(yàn)算因，并取，那么靜強(qiáng)度平安系數(shù)計(jì)算靜強(qiáng)度銜接系數(shù)查正態(tài)分布表，得第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒輪輪齒的缺點(diǎn)方式及其特征：齒面的疲勞點(diǎn)蝕是閉式軟齒齒面輪常見的失效方式，它主要是由于外表接觸強(qiáng)度缺乏而產(chǎn)生的，是齒面疲勞損傷的景象之一。序號(hào)齒輪故障模式占總故障模式比例/％1疲勞斷齒32.82過載斷齒19.53輪齒碎裂4.34輪轂撕裂4.65表面疲勞20.36表面磨損13.27齒面塑性變形5.3表6-17齒輪缺點(diǎn)方式所占比例第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法主要包括兩方面的內(nèi)容，既要保證齒面有足夠的接觸強(qiáng)度，又要使齒根有足夠的彎曲強(qiáng)度。齒面接觸任務(wù)應(yīng)力參數(shù)的分布常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)齒面接觸任務(wù)應(yīng)力的計(jì)算公式為齒面接觸任務(wù)應(yīng)力齒面許用接觸應(yīng)力節(jié)點(diǎn)嚙合區(qū)域系數(shù)彈性影響系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角影響系數(shù)齒輪端面內(nèi)與分度圓相切的任務(wù)齒面間的任務(wù)力：運(yùn)用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)小齒輪傳送的名義扭矩齒間載荷分配系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)變異系數(shù)：對(duì)無齒向修形時(shí)：對(duì)于鼓形齒，即有齒向修形時(shí)：或取第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的綜合變異系數(shù)為：式中，，為引進(jìn)均值為1的接觸應(yīng)力模型變異系數(shù)；其他為相應(yīng)參量的變異系數(shù)。計(jì)算接觸應(yīng)力的規(guī)范差為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度參數(shù)的分布任務(wù)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式為：實(shí)際和實(shí)驗(yàn)研討闡明，也服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，故其均值及變異系數(shù)分別為將表中已確定的各變異系數(shù)值代可得：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)3.齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠度系數(shù)當(dāng)任務(wù)應(yīng)力和強(qiáng)度極限均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，可按下式計(jì)算可靠度系數(shù)：式中，為綜合變異系數(shù)，當(dāng)時(shí)，為了平安系數(shù)服從正態(tài)分布模型計(jì)算可靠度，可靠度系數(shù)為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)4.齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)假設(shè)齒面接觸力為其他分布，那么可按等效正態(tài)分布法求解可靠度。式中開方后整理得取齒寬系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)例：板材校直機(jī)自動(dòng)齒輪傳送扭矩，轉(zhuǎn)速，齒數(shù)，模數(shù)，變位系數(shù)，中心矩齒寬，重合度，齒輪精度8級(jí)，外表粗糙度。齒輪資料為40MnB，HBS為250－280，運(yùn)用5年，每天任務(wù)兩班，設(shè)備利用率80％。試校核其接觸疲勞強(qiáng)度的可靠度。解：(1)圓周力均值變異系數(shù)(2)運(yùn)用系數(shù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，任務(wù)平穩(wěn)；取第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(3)動(dòng)載系數(shù)圓周速度(4)齒向載荷分布系數(shù)(5)齒間載荷分配系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(6)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)嚙合角(7)彈性影響系數(shù)兩齒輪均為鋼制，故取(8)重合度系數(shù)重合度(9)齒數(shù)比系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(10)齒面接觸應(yīng)力均值(11)接觸疲勞強(qiáng)度(12)壽命系數(shù)。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可見第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(13)光滑油系數(shù)按采用國(guó)際方法求得(14)速度系數(shù)(15)粗糙度系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(16)任務(wù)硬化系數(shù)(17)齒面接觸疲勞強(qiáng)度均值(18)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的變異系數(shù)設(shè)齒輪為大批消費(fèi)，那么(19)綜合變異系數(shù)(20)求可靠度第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)1.齒根彎曲任務(wù)應(yīng)力參數(shù)的分布常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)齒根彎曲任務(wù)應(yīng)力的計(jì)算公式為彎曲任務(wù)應(yīng)力的綜合變異系數(shù)為彎曲任務(wù)應(yīng)力的綜合變異系數(shù)為綜合變異系數(shù)可簡(jiǎn)化為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度參數(shù)的分布任務(wù)齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為：彎曲疲勞強(qiáng)度極限均值為：彎曲強(qiáng)度疲勞極限的綜合變異系數(shù)為：綜合變異系數(shù)簡(jiǎn)化為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度可靠度當(dāng)任務(wù)應(yīng)力和強(qiáng)度極限均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)，可按下式計(jì)算可靠度系數(shù)：式中，為綜合變異系數(shù)，當(dāng)時(shí)，為了平安起見可以按平安系數(shù)服從正態(tài)分布模型計(jì)算可靠度，可靠度系數(shù)為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)4.齒輪抗彎疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)取，代入上式整理得法面模數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)例：設(shè)計(jì)一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，知輸入功率，轉(zhuǎn)速r/min，傳動(dòng)比，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，任務(wù)壽命15年，2班制，任務(wù)時(shí)有細(xì)微振動(dòng)要求可靠度解：(1)選擇齒輪資料、精度等級(jí)及參數(shù)，初估小輪圓周速度和直徑齒輪資料小齒輪40MnB，HRC48-55；大齒輪35SiMn,HRC40-50，均為外表淬火；精度為8級(jí)；齒數(shù)；螺旋角(2)圓周力均值變異系數(shù)第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(3)取綜合系數(shù)K工況系數(shù)：動(dòng)載系數(shù)：齒向載荷分布系數(shù)：取，那么求得齒間載荷分配系數(shù)式中所以第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(4)求綜合系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)：查齒形系數(shù)，得：查應(yīng)力校正系數(shù)，得：因那么螺旋角系數(shù)：重合度系數(shù)：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(5)求抗彎疲勞強(qiáng)度均值計(jì)算兩輪抗彎疲勞強(qiáng)度：應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：壽命系數(shù)：應(yīng)力修正系數(shù)：按國(guó)際方法求齒根圓角敏感系數(shù)和齒根外表情況系數(shù)：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(6)求綜合變異系數(shù)運(yùn)用系數(shù)和動(dòng)載系數(shù)的變異系數(shù)分別為：應(yīng)力變異系數(shù)：根本疲勞強(qiáng)度變異系數(shù)，得：強(qiáng)度變異系數(shù)：故綜合變異系數(shù)：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)(7)求法面模數(shù)因，得取中心矩取中心矩螺旋角修正傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：按照接受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸：轉(zhuǎn)軸：既接受彎矩又接受扭矩的軸心軸：只接受彎矩不接受扭矩的軸傳動(dòng)軸：只接受扭矩而不接受彎矩(或彎矩很小)的軸第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：軸的失效方式模式分類說明斷裂靜載斷裂一次性施加的靜載荷過大引起斷裂沖擊斷裂一次性高速?zèng)_擊載荷引起的斷裂應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞斷裂在腐蝕性介質(zhì)中使用的零件，在靜應(yīng)力或交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的斷裂疲勞斷裂零件在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的斷裂表面損傷磨損零件在交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的表面損傷腐蝕零件表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)形成腐蝕導(dǎo)致表面損傷接觸疲勞零件在交變接觸應(yīng)力作用下，出現(xiàn)表面剝落現(xiàn)象塑性變形超出設(shè)計(jì)允許的過度的彈性和塑性變形第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)例：設(shè)計(jì)一軸。求可靠度R(t)=0.999時(shí)軸的直徑。知參數(shù)如下：軸的計(jì)算截面上所受的彎矩M為軸的計(jì)算截面上所受的扭矩T為軸的資料為鉬鋼，由手冊(cè)查得其強(qiáng)度極限均值和規(guī)范差為按制造工藝，軸直徑的公差為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)解：假設(shè)軸上的彎矩和扭矩是相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，軸直徑的公差為3×規(guī)范差，即有：直徑的規(guī)范差為：彎矩的規(guī)范差為：彎矩的規(guī)范差為：所以，彎矩：扭矩：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)解：抗彎截面模量的均值：抗彎截面模量的規(guī)范差：抗扭截面模量：彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力的均值為：彎曲應(yīng)力的規(guī)范差為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)解：所以：改動(dòng)剪應(yīng)力為：改動(dòng)剪應(yīng)力的均值為：改動(dòng)剪應(yīng)力的規(guī)范差為：所以：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)軸的靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)為了求合成應(yīng)力，先求的正態(tài)分布參量。求得：代入銜接方程：解得：直徑的規(guī)范差：直徑的公差：采用軸的直徑：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)2.轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)例：某減速器自動(dòng)軸，傳送功率P＝13kW，轉(zhuǎn)速n=200r/min，經(jīng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，構(gòu)造尺寸已定，危險(xiǎn)截面N-N的彎曲應(yīng)力均值，剪切應(yīng)力均值為7.6MPa。軸的資料為45鋼，強(qiáng)度極限均值，疲勞極限均值。假設(shè)設(shè)計(jì)要求的可靠度R(t)＝0.999，試校核該軸的可靠度。解:(1)求任務(wù)應(yīng)力的分布參數(shù)，假設(shè)強(qiáng)度和應(yīng)力均值為正態(tài)分布。取資料疲勞極限的變異系數(shù)，強(qiáng)度極限變異系數(shù)，假定彎曲應(yīng)力的變異系數(shù)，剪應(yīng)力的變異系數(shù)。由于規(guī)范差等于均值乘變異系數(shù)，故應(yīng)力分布參數(shù)如下。彎曲應(yīng)力剪切應(yīng)力運(yùn)用第四強(qiáng)度實(shí)際，求彎扭合成應(yīng)力由疲勞極限應(yīng)力線圖可知，其合成應(yīng)力為第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)2.轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)比較以上兩式，可知應(yīng)力幅，平均應(yīng)力，即：剪切幅：平均應(yīng)力：任務(wù)應(yīng)力的均值和規(guī)范差為：第6章機(jī)械零部件可靠性設(shè)計(jì)軸的可靠性設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)2.轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)解:(2)繪分布形狀的疲勞極限應(yīng)力線圖零