机械零件的可靠性怎样计算

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可靠性定义及评价指标

一、可靠性定义

二、可靠性尺度（特征量）

1 可靠度R(t)

2 失效率l(t)

3 平均寿命（平均无故障工作时间）MTBF

4 维修度M(t)

5 有效度 ?6 可靠寿命三、零件传统设计法与可靠性设计法的比较

确定应力分布的方法

一确定所有重要的失效模式，并据此确定适当的失效判据。

屈服、断裂、疲劳、变形、失稳、磨损等。

二分析作出应力单元体——危险点的单元体

三计算应力单元体上的6个名义分量

S = f( L,T,G,P,t,m)

四使用应力修正系数，确定每一应力分量的最大值。

代数法综合强度分布

一确定强度判据?二确定名义强度分布

三强度修正系数：

应力集中系数kf

温度系数

时间系数

四综合成为强度分布

五、呈分布状态的S-N曲线

六、复合疲劳应力下的强度分布

机械产品应满足的设计要求有

18世纪以前，机械匠师全凭经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎不发生联系。到18～19世纪，在新兴资本主义经济的促进下，掌握科学知识的人士开始注意生产，而直接进行生产的匠师则开始学习科学文化知识。他们之间的交流和互相启发取得很大成果。在这个过程中，逐渐形成一整套围绕机械工程的基础理论。

动力机械最先与当时的先进科学相结合。蒸汽机的发明人T．萨弗里、J．瓦特应用了物理学家D．帕潘和J．布莱克的理论，在蒸汽机实践的基础上，物理学家S．卡诺、W. J. M．兰金和开尔文建立起一门新的科学——热力学，图4-1是早期蒸汽机。内燃机最重要的理论基础是法国的罗沙在1862年创立的，1876年奥托应用罗沙的理论，彻底改进了他原来创造的粗陋笨重、噪声大、热效率低的内燃机，从而奠定了内燃机的地位。其他如汽轮机、燃气轮机、水轮机等都是在理论的指导下得到发展，而理论也在实践中得到改进和提高。

早在公元前，中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统，如图4-2所示的指南车，是中国古代用来指示方向的一种机械装置。车中，除两个沿地面滚动的足轮（即车轮）外，尚有大小不同的7个齿轮。它利用差速齿轮原理，通过齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方。古希腊已有圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是，关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择，直到17世纪之后才有理论阐述。手摇把和踏板机构是曲柄连杆机构的先驱，在各文明古国都有悠久历史，但是曲柄连杆机构的形式、运动和动力的确切分析与综合，则是近代机构学的成就。机构学作为一个专门学科迟至19世纪初才第一次列入高等工程学院（巴黎的工艺学院）的课程。通过理论研究，人们方能精确地分析各种机构，包括复杂的空间连杆机构的运动，并进而能按需要综合出新的机构。

机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大变化，这种变化有时是随机的因而不可预见；实际应用的材料也不完全均匀，可能存在各种缺陷；加工精度也存在一定的偏差等。与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式，为保证安全，都偏于保守。结果，制成的机械笨重而庞大，成本高，生产率低，能量消耗很大。

从18世纪起，设计计算从两个方面不断提高了精确度：

（1）在材料强度方面，从早期按静强度除以安全系数（考虑一切不精确性和分散性因素的经验系数）的粗糙计算，提高到考虑材料的疲劳（19世纪后半期）；从一律按材料的无限疲劳寿命进行设计，改为按照实际要求的寿命进行有限寿命设计（20世纪前半期）；从认为材料原则上不能有裂纹，发展到以断裂力学理论为依据，考虑裂纹材料的强度和寿命。

图4-1　早期蒸汽机

图4-2　指南车在机械结构的力学分析方面，从应用经验公式和简化的力学分析来确定各种受力和力矩，发展到应用复杂的力学分析和数学计算方法。进入20世纪，又出现各种实验应力分析方法。人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力，在发现应力过高或过低时，便可能作出必要的调整。20世纪后半叶，人们开始应用有限元法和电子计算机迅速可靠的数值计算，对复杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力、应变等的分析和计算。对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件，已经可以运用统计技术，按照要求的可靠度科学地进行机械设计，或者按机械的实际情况（实际的质量、实际的使用条件等）科学地判断其可靠度和寿命。但在许多机械工程工作中，还应用一些经验方法、经验公式和经验系数等，不过其中的科学成分在不断增加，经验成分则不断减少。

机械产品应满足的设计要求：使用要求、可靠性要求、经济性要求、操作方便，工作安全、造型美观，减少污染。

1、使用要求。机械产品应满足用户对所需要的功能的要求，这是机械设计最根本的出发点。

2、可靠性要求。机械产品在规定的使用条件下，在规定的时间内，应具有完成规定功能的能力。

3、经济性要求。机械产品的设计、制造、使用等方面要经济实惠。

4、操作方便、工作安全。操作系统简单可靠，有利于减轻操作人员的劳动强度。

5、造型美观、减少污染。机械产品的造型直接影响到产品的销售和竞争力，在当前机械设计中是一个不容忽视的环节，噪音也是反映机械质量的一个重要标准。

机械产品是指机械厂家向用户或市场所提供的用于生产、销售和维修的成品、半成品、零件、部件、组合件等具体产品，它们是构成机械制造企业产品的主体。机械产品具有使用要求、可靠性要求、经济性要求、操作方便、工作安全、造型美观、减少污染等方面的设计要求。

机械产品的设计是机械制造企业的重要环节，设计决定了产品的功能、质量、寿命和价格。机械产品的设计要根据用户的使用要求和经济性要求进行设计，同时要考虑到产品的可靠性、操作方便、工作安全和造型美观等方面。

机械产品的制造、销售和维修等环节都需要严格控制：

机械产品的制造也是机械制造企业的重要环节。机械产品的制造要按照设计要求进行制造，保证产品的质量、精度和可靠性。机械产品的制造包括原材料的采购、零件的加工、部件的组装和产品的调试等过程。

机械产品的销售和维修也是机械制造企业的重要环节。机械产品的销售要考虑到市场需求和价格等因素，同时要提供良好的售后服务。机械产品的维修要及时、准确、可靠，保证用户的使用体验和使用安全。

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