【正文】 桿進(jìn)行強(qiáng)度校核 ? ? l imσFσ = σAS??三個(gè)變量影響著拉桿的強(qiáng)度 : 危險(xiǎn)截面的軸力 F，是否為常量？ 拉桿危險(xiǎn)截面的面積 A，（公差） 材料的極限應(yīng)力 σlim， 試驗(yàn)得到，是個(gè)范圍。對(duì)于重要的機(jī)械系統(tǒng)，還可以建立失效檔案，召開失效分析會(huì)。對(duì)系統(tǒng)影響較弱的零件可靠性可以低些。第三類零件，如隔油板、觀察孔蓋等，從工藝上也無(wú)太多具體規(guī)范，這一類就更次要一些。 使關(guān)鍵 零部件 的工作負(fù)荷低于額定值。 但可能使得 : 零部件的尺寸和重量加大，使系統(tǒng)更加復(fù)雜，制造和維護(hù)費(fèi)用增加 . 只用于可靠性要求高的場(chǎng)合。維修是保持或恢復(fù)機(jī)械系統(tǒng)功能的技術(shù)措施。 （ 1）初期故障區(qū) 機(jī)械系統(tǒng)處于正常使用階段后，故障率應(yīng)低于設(shè)計(jì)規(guī)定的故障率，并且故障率較穩(wěn)定。 （ 2）偶發(fā)故障區(qū) 隨著機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，零部件由于 磨損、疲勞和老化 等原因?qū)野l(fā)故障，導(dǎo)致故障率顯著上升，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)入了磨損故障區(qū)。 機(jī)械系統(tǒng)的零部件越少，系統(tǒng)的可靠性就越高。壽命周期成本包括 生產(chǎn)成本 、使用成本 。 使用成本包括 運(yùn)行成本 和 維修成本 。 機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)： 設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性 和 使用維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性 。 可靠性設(shè)計(jì)方法就是 找出 F、 A、和 σlim這些變量的分布規(guī)律 ，通過進(jìn)行可靠性計(jì)算，設(shè)計(jì)出零件以至整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。 為了使常規(guī)設(shè)計(jì)法更能夠反映實(shí)際情況，設(shè)計(jì)效果更好一些，應(yīng)采取以下3項(xiàng)措施： （ 1） 對(duì)于隨機(jī)變量，如載荷 F、截面積 A和極限應(yīng)力 σlim盡量確定的精確一些。 標(biāo)準(zhǔn)化是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的總稱 。如設(shè)計(jì)計(jì)算、制定工藝、檢測(cè)測(cè)試等標(biāo)準(zhǔn)。 提高零部件的結(jié)構(gòu)工藝性要從生產(chǎn)的全過程考慮，如提高鑄造工藝性、鍛造工藝性、沖壓工藝性、焊接工藝性、加工工藝性、熱處理工藝性和裝配工藝性等。技術(shù)要求主要包括以下一些內(nèi)容： （ 1） 對(duì)零件的要求 ：對(duì)精度等級(jí)、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材料力學(xué)性質(zhì)、熱處理的要求以及對(duì)加工的要求。 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮提高效率及降低能耗的措施，并將這些措施反映到設(shè)計(jì)方案中，落實(shí)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。執(zhí)行系統(tǒng)的效率取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率，它與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型和參數(shù)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀況有關(guān)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，壽命越長(zhǎng)，安全系數(shù)取值就大；疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，在決定疲勞極限時(shí)，壽命系數(shù) KN減小，這些都使得要選擇好的材料或者尺寸加大，制造成本提高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，老產(chǎn)品就必須淘汰。 Ⅱ 經(jīng)濟(jì)壽命： 由機(jī)械產(chǎn)品使用費(fèi)用最低，經(jīng)濟(jì)效益最高所確定的壽命。隨著機(jī)械產(chǎn)品的使用和磨損，其維修費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)以及停工損失費(fèi)逐年增加，也就是使用成本逐漸增加。國(guó)家主管部門經(jīng)常以技術(shù)壽命作為機(jī)械產(chǎn)品的壽命 。 定期維修的優(yōu)點(diǎn) ：可以把維修時(shí)間安排在非生產(chǎn)時(shí)間，減小因維修造成的損失，在維修之前可做充分的準(zhǔn)備，以便縮短維修時(shí)間，提高維修效率和質(zhì)量。 維修周期 =？ 定期維修的缺點(diǎn) ：維修周期難以精確確定。 ① 應(yīng)滿足對(duì) 強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐磨性 等方面的要求； ②應(yīng)根據(jù)機(jī)械的工作載荷等要求， 按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 ； ③為防止因意外發(fā)生故障或失效，對(duì) 機(jī)械產(chǎn)品的關(guān)鍵部位設(shè)置過載保護(hù)或者安全互鎖裝置 。 例如為保證傳動(dòng)系統(tǒng)在出現(xiàn)過載時(shí)不損壞，在傳動(dòng)鏈中可設(shè)置 安全離合器或安全銷 ； 為保證機(jī)械系統(tǒng)的安全，離合器與制動(dòng)器間應(yīng)有連鎖裝置。為此應(yīng)設(shè)計(jì)出各種保護(hù)裝置，如防護(hù)罩、防護(hù)蓋、安全擋板、隔離板等，把人和危險(xiǎn)區(qū)分開。 洗衣機(jī)甩干筒系統(tǒng)中的聯(lián)鎖自動(dòng)安全保護(hù)裝置 ② 用鎖緊插鎖 4控制安全蓋 2的開關(guān) 。 電液聯(lián)鎖安全保護(hù)門裝置，它可以保證安全保護(hù)門 4打開時(shí)，合模液壓缸不能動(dòng)作，只有當(dāng)安全門 4關(guān)閉時(shí)，合模油缸 2才能夠動(dòng)作。 根據(jù)產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃和市場(chǎng)需求提出設(shè)計(jì)任務(wù)書。 ⑥ 鑒定和評(píng)審 ：對(duì)產(chǎn)品圖紙和技術(shù)文件進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，分析內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的相互作用和影響。 ② 系統(tǒng)分解 ：根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的總體布置設(shè)計(jì)，進(jìn)行系統(tǒng)的分解，按照一定的結(jié)構(gòu)，建立一系列的子系統(tǒng)，為表示各子系統(tǒng)之間的關(guān)系以及機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，畫出機(jī)械系統(tǒng)圖。 ⑥ 銷售工作 。 ④ 小批試制 ：對(duì)單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，改進(jìn)后的樣機(jī)投入運(yùn)行，繼續(xù)進(jìn)行考核。 要注意它們之間的協(xié)調(diào)和配合以及它們對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的作用和影響。 要搞清楚市場(chǎng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求和約束，外部自然環(huán)境對(duì)機(jī)械產(chǎn)品性能的影響和作用。在分解時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)的綜合問題，即要考慮把分解出的子系統(tǒng)綜合成為一個(gè)最優(yōu)的機(jī)械系統(tǒng)。 沿過于復(fù)雜的分界面分解，各子系統(tǒng)之間的作用和影響就錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)有些零部件有時(shí)難以決定屬于哪個(gè)子系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)中，從輸入到輸出要保證能量、物料和信息，按照一定的方向和途徑有序流動(dòng)，既不能中斷阻塞，又不能干涉和形成紊流。 系統(tǒng)分析的一般步驟： 系統(tǒng)的目的和要求是建立系統(tǒng)的依據(jù)，也是系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)和進(jìn)行評(píng)價(jià)決策的主要依據(jù)。在系統(tǒng)分析之前，要完成系統(tǒng)的設(shè)定，做出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 當(dāng)設(shè)計(jì)人員能根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)或他人的經(jīng)驗(yàn)直觀地作出判斷時(shí)，也可以不必建立模型，但應(yīng)提出可靠的實(shí)例和證據(jù)。但從全局來(lái)看，它卻是一個(gè)相對(duì)的最優(yōu)方案。 系統(tǒng)評(píng)價(jià)的方法很多，但都不完善和全面，一般最常用的方法是將 系統(tǒng)的總投資與總效益之比作為評(píng)價(jià)值，追求評(píng)價(jià)值最小為目標(biāo) ，即 對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)要考慮很多因素，如功能、可靠性、成本、壽命、工期、適用性以及人機(jī)工程學(xué)要求等等。 m in 系 統(tǒng) 的 總 投 資系 統(tǒng) 的 總 效 益思考題： 怎么采用產(chǎn)品的功能價(jià)值來(lái)評(píng)價(jià)功能與成本之間的關(guān)系，可以提高產(chǎn)品功能價(jià)值的方法有哪些，如何在同行業(yè)中評(píng)價(jià)產(chǎn)品的功能價(jià)值。 根據(jù) P14~P15圖 15， 16， 17， 18說明如何保證機(jī)械和操作者的安全。 什么是產(chǎn)品的 LCC（壽命周期成本）， LCC包括哪些成本，為何要追求產(chǎn)品的 LCC最低。在進(jìn)行定性評(píng)價(jià)時(shí)，由于評(píng)價(jià)人員的經(jīng)驗(yàn)和角度不同，往往把一些主觀因素代入評(píng)價(jià)中，這種評(píng)價(jià)只能得出 相對(duì)評(píng)價(jià) ，不能得出 絕對(duì)評(píng)價(jià) 。 機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般都較為復(fù)雜，有許多設(shè)計(jì)變量，系統(tǒng)的目的和要求也比較多，其中有一些目的和要求是相互矛盾的，很難采用優(yōu)化的理論和方法找到一個(gè)兼顧各方面的最優(yōu)方案。在建立系統(tǒng)模型時(shí)，要充分考慮現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要因素，忽略一些次要因素，在滿足系統(tǒng)主要要求的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，以需要、簡(jiǎn)明、易解的原則建立模型。系統(tǒng)分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)建立系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)叫做系統(tǒng)設(shè)定。 系統(tǒng)分解是按照 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ，把結(jié)構(gòu)關(guān)系比較緊密的要素組合在一起，系統(tǒng)分解得到的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)可能仍然具有多項(xiàng)功能。 、物料流和信息流的合理流動(dòng)途徑。 分解出的子系統(tǒng)的數(shù)目和層次過多，雖然各子系統(tǒng)簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)，但在綜合時(shí)會(huì)出現(xiàn)困難，因此既應(yīng)當(dāng)照顧到子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)又照顧將來(lái)好綜合。 要搞清楚機(jī)械產(chǎn)品投產(chǎn)后對(duì)市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的作用和影響，要搞清楚機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境、操作人員以及周圍人員的影響和作用。機(jī)械系統(tǒng)越復(fù)雜，采用機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)越性表現(xiàn)的越明顯。 ⑤ 定型設(shè)計(jì) ：完善全部設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)文件和工藝文件。 ② 樣機(jī)鑒定和評(píng)審 ：按照設(shè)計(jì)任務(wù)書、技術(shù)文件以及有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行鑒定和評(píng)審。 ④ 技術(shù)設(shè)計(jì) ：對(duì)各子系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，計(jì)算和確定各主要參數(shù)和尺寸，繪制部件裝配圖和總裝配圖。通過對(duì)這些技術(shù)方案進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，從中找出最佳的方案。 ① 調(diào)查研究：進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，收集技術(shù)情報(bào)和資料，了解外部環(huán)境條件，預(yù)測(cè)市場(chǎng)要求趨勢(shì)。 167。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，電磁鐵 6通電，撥出插鎖 4，安全蓋才能夠打開。 ① 用 安全蓋 2通過中間繼電器 1控制電動(dòng)機(jī) 。 在保證機(jī)械產(chǎn)品本身安全的同時(shí)，還應(yīng)保證機(jī)械周圍的人和環(huán)境的安全。 機(jī)械系統(tǒng)的安全性包括兩個(gè)方面的內(nèi)容： （ 1）機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)期功能的安全性； （ 2）人 — 機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的安全性。在機(jī)械產(chǎn)品使用過程中，對(duì)主要零部件進(jìn)行性能測(cè)試，對(duì)發(fā)現(xiàn)有失效先兆的零部件及時(shí)進(jìn)行更換或修理。 對(duì)于可以維修的產(chǎn)品，按照維修程序，每隔一定時(shí)間進(jìn)行產(chǎn)品的小修、中修或者大修。 一般來(lái)講， 機(jī)械產(chǎn)品的功能壽命長(zhǎng)于經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命 ，對(duì)于技術(shù)飛速發(fā)展領(lǐng)域里的產(chǎn)品，技術(shù)壽命較短。 對(duì)機(jī)械產(chǎn)品來(lái)講，壽命可以分為： 功能壽命、經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命 。 經(jīng)濟(jì)壽命的 計(jì)算方法 很多，而 設(shè)備低劣化法 是一種簡(jiǎn)單的近似計(jì)算方法。對(duì)于可維修的產(chǎn)品，功能壽命應(yīng)包括通過維修使主要功能恢復(fù)而繼續(xù)使用的時(shí)間。機(jī)械產(chǎn)品使用時(shí)間過長(zhǎng)，技術(shù)狀況就會(huì)變壞，維修費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用就會(huì)加大。 （ 2） 機(jī)械產(chǎn)品的壽命不應(yīng)定得過短 壽命過短，用戶要頻繁更換產(chǎn)品，既浪費(fèi)資金，又耽誤生產(chǎn)或影響生活。 可以從以下 3個(gè)方面提高產(chǎn)品的使用和維修經(jīng)濟(jì)性： 機(jī)械產(chǎn)品的效率取決于傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的效率。 （ 2） 對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求 ：安裝調(diào)整、試驗(yàn)、包裝運(yùn)輸和外觀的要求等。 機(jī)械零部件良好的結(jié)構(gòu)工藝性，可以減少加工過程的勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，降低材料消耗和生產(chǎn)成本。如計(jì)量單位、優(yōu)化系數(shù)、公差配合、圖形符號(hào)、名詞術(shù)語(yǔ)等標(biāo)準(zhǔn)。 如各種機(jī)械設(shè)備、儀器儀表、工藝裝備、包裝容器、原材料等標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2） 對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的工作條件控制得更嚴(yán)密一些。 在常規(guī)性設(shè)計(jì)方法中，安全系數(shù)取小了，機(jī)械系統(tǒng)的可靠性降低了，而安全系數(shù)取大了，機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性變差了。 對(duì)一個(gè)拉桿 ? ? l imσFσ = σAS??F— 拉桿危險(xiǎn)截面的軸力 A— 拉桿危險(xiǎn)截面的面積 σlim— 材料的極限應(yīng)力 [σ]— 許用應(yīng)力 S— 安全系數(shù) （二）提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性 ? ? l imσFσ = σAS?? 兩種方法相比較，可靠性設(shè)計(jì)法更 接近實(shí)際情況 ，設(shè)計(jì)出的機(jī)械系統(tǒng) 更合理，更經(jīng)濟(jì) ；系統(tǒng)越復(fù)雜，優(yōu)越性越明顯。 提高經(jīng)濟(jì)性必須 以壽命周期成本最低為目標(biāo) ，既要考慮設(shè)計(jì)和制造廠方的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮用戶的經(jīng)濟(jì)性。直接成本包括研究與設(shè)計(jì)、材料及采購(gòu)、加工和裝配等 與生產(chǎn)直接有關(guān)的各項(xiàng)成本 ；間接成本包括管理、銷售和用工、廣告、租賃、公用事業(yè)、保險(xiǎn)、福利和獎(jiǎng)勵(lì)、研究和發(fā)展、專利、支付利息 等各項(xiàng)非直接生產(chǎn)環(huán)節(jié)分?jǐn)偟皆摦a(chǎn)品的成本 。 只要能完成要求的功能 ,零件越少越好 . 結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單 ,工藝性越好 ,制造和裝配質(zhì)量越容易保證 . ⒋ 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)質(zhì)量高，結(jié)構(gòu)工藝性和可靠性較高，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)件可以大批量生產(chǎn)，成本比較低。 （ 3）損耗故障區(qū) 設(shè)計(jì)合理的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)便于維修。偶發(fā)故障區(qū)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間叫做 系統(tǒng)的功能壽命 。 機(jī)械系統(tǒng)使用初期，一些 設(shè)計(jì)不合理和制造過程中有缺陷的零部件 發(fā)生故障所引起，在這個(gè) 區(qū)域里故障率較高 。 對(duì)于 關(guān)鍵零部件 ，應(yīng)從整體和系統(tǒng)的觀點(diǎn)，分析它們的輸入和輸出，盡量減少不穩(wěn)定的因素的干擾。 加大關(guān)鍵零部件的 可靠性貯備 。 ③ 如有可能，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，這樣起到的效果更加明顯。第二類零件，如殼體、軸承蓋等，沒有校核，但是有設(shè)計(jì)規(guī)范，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，一般不會(huì)出問題。 當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù) ,不具備進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的條件時(shí)，可以通過采取一些相應(yīng)的措施，來(lái)提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性： ⒈ 分析失效的形式，查找失效的原因 機(jī)械系統(tǒng)的可靠性是由組成系統(tǒng)的零部件保證的，零部件有較高的可靠性，機(jī)械系統(tǒng)才具有較高的可靠性。 進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的條件： 嚴(yán)格說沒有載荷是一成不變的 . （ 2） 要建立從“研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)直至管理、使用、維修以及評(píng)審”的一整套可靠性的計(jì)劃。 （二）提高機(jī)械系統(tǒng)可靠性的措施 提高機(jī)械系統(tǒng)可靠性的最有效的措施： 采用 可靠性設(shè)計(jì)方法 進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。維修度 M（ t）是衡量 可修復(fù)產(chǎn)品可維修性能的指標(biāo)。 它是衡量 可修復(fù)產(chǎn)品 可靠性的指標(biāo)。 /1( t ) N t NN N t? ? ?? ? ? ? ? ??失 效 率 可靠度 R(t)、失效概率 F（ t）和失效率 λ（ t），既可以用于不可修復(fù)的產(chǎn)品，也可以用于修復(fù)