機械可靠性設計0701緒論(已修改)
2025-01-20 15:26 本頁面
【正文】 機械 可靠性設計 南京航空航天大學機電學院 于明禮 第一章 緒 論 工程設計中事物的不確定性 工程設計是一個探索性的 創(chuàng)造過程 ，即按照一定的目標進行分析、決策、評價、優(yōu)化的過程。 定義設計變量和參數 載荷、應力、強度、變形、剛度、壽命 …… 工程事物描述 擬定設計方案 設計結構、造型 選擇材料、參數、系數 規(guī)劃工藝流程 …… 自然因素 技術因素：載荷、環(huán)境、工藝、維護 …… 人文因素：經濟效益、社會效益、環(huán)保、 資源 …… 設計者的經驗、智能進行判斷、推理與決策 不確定性 不確定性因素類型 事物的隨機性 在相同的條件下，事物呈現不同的結果 汽車、拖拉機承受的載荷，所處的工作狀態(tài) 零件材料的性能 機器或零件的壽命 …… 事物的模糊性 事物本身概念不清楚，在質上沒有確切定義，在量上沒有確定界限 性能好壞 效率高低 造型美觀不美觀 事物信息的未確知性 受客觀條件限制而造成的信息不完善 零件在運行中的磨損、膠合和疲勞點蝕 概率論與數理統(tǒng)計 模糊數學 專家經驗 主觀概率、主觀隸屬度 可靠性、可靠度（ Reliability） 定量（精確） 可靠（ Reliable） 定性（模糊） 可靠性的概念是人們在對一些付出慘痛代價的事故的研究中提出的。例如，二戰(zhàn)中美國 ? 空軍因飛行故障損失飛機 21000架，比實戰(zhàn)中被擊落的多 ； ? 運往遠東的飛機電子設備， 60%在運輸中失效， 50%在存儲期間失效； ? 海軍艦艇的電子設備， 70%因意外事故失效。 一、可靠性的提出 167。 可靠性技術的發(fā)展簡介 有關可靠性的早期工作 ? 1939年，英國航空委員會出版 《 適航性統(tǒng)計學注釋 》 ，首次提出飛機 故障率 不應超過 /h，這可以認為是最早的飛機安全性和可靠性定量指標。 ? 二戰(zhàn)末期，德國火箭專家 R盧瑟 (Lusser)首先提出概率乘積法則（將系統(tǒng)的可靠度看成其各子系統(tǒng)可靠度的乘積），用于 VⅡ 火箭誘導裝置的可靠度計算，得到其可靠度為 75％，這是第一次定量地計算一個復雜系統(tǒng)的可靠度問題。 ? 1952年，美國成立了“電子設備可靠性顧問團” ( Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment，即 AGREE) 。 AGREE對電子產品的設計、制造、試驗、儲存、運輸及使用等各個方面作了全面的可靠性調查研究，于 1957年發(fā)表了著名的 《 軍用電子設備可靠性報告 》 。 該報告首次比較完整的闡述了可靠性的理論和研究方法，該報告被公認為可靠性工程的奠基性文件。 ? 從此，對可靠性問題的研究逐漸發(fā)展成為一門新興的獨立學科 有關可靠性的早期工作 二、可靠性工程的發(fā)展與應用 電子設備 空間科學 宇航技術 一般工業(yè)部門 民用 五十年代 六十年代 七十年代以后 美國于 1961開始計劃研制 Apollo11號宇宙飛船，它有720萬個零件，其重要零件可靠性為％。 可靠性工程的應用實例（ 1） Apollo計劃 1969年 7月登月成功。盡管 Apollo計劃的種種技術，現在為世界上的各種產品所應用，但是其中影響最為深遠的是可靠性技術。 Apollo11的控制艙 可靠性工程的應用實例（ 1） Apollo計劃 阿波羅宇宙飛船整個研制的各階段對可靠性和質量保證的要求 可靠性工程的應用實例（ 1） Apollo計劃 長征運載火箭 — 中國可靠性研究的代表 長征運載火箭通過對故障原因分析、可靠性標準的規(guī)范應用等一系列措施，大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。是目前最安全可靠的航天運載工具之一。 可靠性工程的應用實例（ 2）長征運載火箭 早期的長征運載火箭各階段的故障原因分析 設計 管理 生產 操作 設備 元器件 其它 故障原因 39 12 12 8 7 6 16 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 百分比 % 三、機械可靠性設計發(fā)展 20世紀 40年代， A. M. Freudenthal提出構件強度可靠性設計的應力 強度干涉模型，用于構件可靠性設計 由于影響機械設備和系統(tǒng)可靠性的因素太多，難以控制，而且產品批量較小，試驗費用昂貴，機械可靠性設計在 50~60年代未能全面展開。 三、機械可靠性設計發(fā)展 系統(tǒng)的機械可靠性研究始于 20世紀 60年代美國的航天計劃 機械和電子故障是 NASA主要關心的問題，其中機械故障引起的事故多，損失大。如： ?1964年人造衛(wèi)星 III號因機械故障而損壞 ?1965年始， NASA開始三項機械可靠性工作 ?用過載試驗方法進行可靠性試驗驗證 ?用隨機動載荷驗證結構和零件的可靠性 ?在關鍵機械零件中采用概率設計方法，將可靠度設計到結構和機械零部件中 ?1963年同步通訊衛(wèi)星 SYMCOMⅠ ，高壓容器斷裂，引起衛(wèi)星空中墜毀； ?在通用零件方面，滾動軸
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