機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)0706零件設(shè)計(jì)舉例(編輯修改稿)
2025-02-13 16:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)生疲勞失效的循環(huán)效。 邁因納法則 10mmiiNN?? ??疲勞曲線方程為 : σ1 對(duì)稱疲勞極限； m 材料常數(shù)； N0 循環(huán)基數(shù) 。 σi 第 i級(jí)應(yīng)力幅值 . 式中： 以上兩式合并，經(jīng)整理可得強(qiáng)度條件 : 1 1 0mmVNN?? ??σ1為等效應(yīng)力，（取第一級(jí)應(yīng)力） . NV為等效循環(huán)數(shù) . 11kii inN???10ii ??1 1mkiViiNn ??????????? O n8 應(yīng)力 σ σ1 σ2 σ3 σ4 σ5 σ6 σ7 σ8 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 循環(huán)數(shù) n NV σ1 強(qiáng)度條件還可表示為 : 其中： 11sK?? ?? 1011mkimsiiKnN?????? ????? 令 σV= σ1 Ks ，稱為 與 σ1相對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力 ，則非穩(wěn)定變應(yīng)力的應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型為： 1( ) ( )VR t P ?????不穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力 強(qiáng)度干涉模型 O σr σ1 σ2 σ3 σ4 σ5 n1 n2 n3 n4 n5 N σ1V μσV NV N0 f(σ1) f(σ1V) f(σ1) f(σV) 若令 11VsK?? ?? ?則得到應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型的另一表達(dá)形式 1 v 1( ) ( )R t P ???式中， σ1V稱為 與等效應(yīng)力 σ1相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 ， σV= σ1 Ks的 均值和方差為： 11 1 112 2 2 2 2 2 2 ()ss s sVKV K K K??? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ??????? ? ? ? ??若 σ σ Ks 服從正態(tài)分布 μσ1和 μKs為 σ1和 Ks的均值 σσ1和 σKs 為 σ1 和 Ks的標(biāo)準(zhǔn)差 得到： 代入聯(lián)結(jié)方程： 可靠度為： ( ) ( ) ( )Rz RR t z dz z???? ? ??( , )VV????11( , )?? 例 63 一轉(zhuǎn)軸受規(guī)律性非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力： σ1 ＝ 500 MPa， n1＝104。 σ2 ＝ 400 MPa,n2＝ 105。材料為 45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，零件的疲勞強(qiáng)度σ1 ＝ 307 MPa，強(qiáng)度變異系數(shù) C= ，材料常數(shù) m=9，循環(huán)基數(shù) N0 ＝ 5 106。試求其可靠度。 解， 1)確定疲勞強(qiáng)度分布參數(shù) 11 307 MP arC??????? ? ? ? ?1307 MP a?? ?標(biāo)準(zhǔn)差為： 疲勞強(qiáng)度的均值為： 2)確定等效應(yīng)力的分布參數(shù) 得應(yīng)力情況系數(shù)： σ1的標(biāo)準(zhǔn)差為： 11 500 25 MP asC???? ? ? ? ? ?1 500 MP a?? ?設(shè)應(yīng)力變異系數(shù) C=；則 應(yīng)力情況系數(shù)： 設(shè)情況系數(shù)的變異系數(shù) C＝ ,則其方差為： ? ? sK? ? ? ?9945961 500 40010 105 10 500 500??? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ???? 與 σ1相對(duì)應(yīng)的 等效應(yīng)力 σV 的分布參數(shù)為： 1500 270 MP asVK??? ? ?? ? ? ?1 1 112 2 2 2 2 2 2()s s sV K K K? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ?12 2 2 2 2 2 2( 500 03 4 25 03 25 )13. 58 MP a? ? ? ? ? ?? 查表得 R= 所求可靠度系數(shù)為： 1122VRVz ?????????????22307 270 6 8???? 有預(yù)緊力和受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，是螺栓聯(lián)接中最重要的一種形式。 緊螺栓聯(lián)接的典型設(shè)計(jì)步驟是： 1）確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 假設(shè)每個(gè)螺栓內(nèi)的應(yīng)力為沿剖面均勻分布，但由于載荷分布、應(yīng)力集中系數(shù)的幾何尺寸等因素的變異性，對(duì)于很多螺栓來說，每個(gè)螺栓內(nèi)的應(yīng)力大小是不一樣的，呈分布狀態(tài)。 在沒有充分的根據(jù)說明這種分布是別的類型時(shí)，通常假設(shè)為正態(tài)分布。 p D 對(duì)于有緊密性要求的螺栓聯(lián)接，假設(shè)其失效模式是螺栓產(chǎn)生屈服。因此設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為： 螺栓材料的屈服極限大于螺栓應(yīng)力的概率必須大于或等于設(shè)計(jì)所要求的可靠度 [R]，即 ( ) ( 0) [ ]ssP s P s R??? ? ? ? ?2）選擇螺栓材料，確定其強(qiáng)度分布。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可取螺栓拉伸強(qiáng)度的變異系數(shù)為 % ~ 7%sC ?3）確定螺栓的應(yīng)力分布。 4）應(yīng)用聯(lián)接方程，確定螺栓直徑。 例題 64 如圖所示，已知?dú)飧變?nèi)徑 D=380mm，缸內(nèi)工作壓力p=0~，螺栓數(shù)目 n=8，采用金屬墊片，試設(shè)計(jì)此缸蓋螺栓。要求螺栓聯(lián)接的可靠度為 。 p D 解： 1）螺栓材料選用 45鋼，螺栓性能等級(jí)選用 ，假設(shè)其強(qiáng)度分布為正態(tài)分布，則材料屈服極限的均值 μσs=480MPa，屈服極限的標(biāo)準(zhǔn)差為 σσs= μσs= 480= 2）假設(shè)螺栓的應(yīng)力分布為正態(tài)分布，則問題在于確定應(yīng)力的均值及標(biāo)準(zhǔn)差。 氣缸蓋上所受的最大工作載荷的均值為 22m a x 192 700 N44rFDp ??? ?? ?? ? ? ?????每個(gè)螺栓上所受的最大工作載荷的均值為 192700 240 90 N8rFF n?? ? ? ?取工作載荷變異系數(shù)為 CF=，因此工作載荷分布的標(biāo)準(zhǔn)差 F 240 90 192 7 NF??? ? ? ?每個(gè)螺栓內(nèi)由工作載荷引起的應(yīng)力的均值為 22dd192 700 306 88 N/4pFsA??? ? ? ?? ? ?d 為螺栓直徑 應(yīng)力分布的標(biāo)準(zhǔn)差為 22306 88 N 245 = ppssdd?? ??? ? ?有預(yù)緊力的受拉伸載荷的緊螺栓聯(lián)接在工作時(shí)，螺栓總拉力為 0 =F F F???1012= CF F FCC ???或 式中： F為螺栓所受的工作載荷； F’為預(yù)緊力； F’’為剩余預(yù)緊力； C1為螺栓剛度； C2被聯(lián)接件剛度； C1/(C1+C2)為螺栓相對(duì)剛度 令
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1