机械可靠性作业
机械可靠性设计
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2014 年 12 月 26 日
第三部分 系统可靠性
1.系统的原理图、功能框图和功能流程图、系统的可靠性框图的区别，举例说明。
答：区别：系统的原理图是反应了系统及其组成单元之间物理上的连接与组合关系；功能框图、功能流程图是反映了系统及其组成单元之间的功能关系；可靠性框图是对于复杂产品的一个或一个以上的功能模式，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图；系统的原理图、功能框图及功能流程图是建立可靠性模型的基础。
举例：某链式刀库和机械手
系统的原理图
功能框图
功能流程图
系统的可靠性框图
2.试以行星轮系的可靠性建模为例，说明行星轮系的工作原理和可靠性框图。
答：主要由行星轮g、中心轮k及行星架H组成。其中行星轮的个数通常为2～6个。但在计算传动比时，只考虑1个行星轮的转速，其余的行星轮计算时不用考虑，称为虚约束。它们的作用是均匀地分布在中心轮的四周，既可使几个行星轮共同承担载荷，以减小齿轮尺寸；
同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心力得以平衡，以减小主轴承内的作用力，增加运转平稳性。行星架是用于支承行星轮并使其得到公转的构件。中心轮中，将外齿中心轮称为太阳轮，用符号a表示，将内齿中心轮称为内齿圈，用符号b表示。二、行星轮系的分类根据行星轮系基本构件的组成情况，可分为三种类型：2K-H型、3K型、K-H-V型。2K-H型具有构件数量少，传动功率和传动比变化范围大，设计容易等优点，因此应用最广泛。3K型具有三个中心轮，其行星架不传递转矩，只起支承行星轮的作用。行星轮系按啮合方式命名有NGW、NW、NN型等。N表示内啮合，W表示外啮合，G表示公用的行星轮g。典型行星齿轮传动机构的基本特性。
行星轮系的可靠性框图
简化后轮系传动简图
图III 可靠性框图
3.以身边的典型民用产品为例，进行FMEA分析，并建立故障树。（也可就系统可靠性内容中的一两个论题做深入探讨）
答：任何一种铸造缺陷都可以看成是铸造工艺系统的一种故障，用一棵以该缺陷为顶事件的系统故障树来描述，然后利用故障树的逻辑关系图，通过数学手段找出系统故障的全部失效模式，即铸件缺陷产生
的各种途径．同时，利用故障树定量分析方法，预报铸件缺陷发生的概率以及各工艺环节对该缺陷的影响程度，从而达到优化铸造工艺，提高铸件质量的目的．
一、K6侧架分析 FMEA工作单
K6侧架故障模式分析
二、铸件缺陷故障树
第四部分 零部件可靠性设计计算
1.简述零部件可靠性设计的思路，并以某零部件为例进行零部件的可靠度计算。 答：
零部件的可靠性设计，首先要明确应力和强度分布，把应力分布、强度分布和可靠度在概率的意义下联系起来，构成一种设计计算依据，再计算零件的主要尺寸。如果强度和应力服从正态分布或对数正态分布，需要求得他们的均值和标准差，一般有泰勒展开法、变异系数法、基本函数法。在某一可靠度值下，计算主要尺寸，或是先按经验确定尺寸，然后进行可靠度验证，完成零部件的设计。
举例：某汽车零件，其强度和应力均服从正态分布，强度的均值和标准差分别为：σ=350N/mm2、σσ=30N/mm2，应力的均值和标准差分别为s=310N/mm2、σs=10N/mm2，试计算该零件的可靠度？
解： 如果该零件按照概率设计方法，则计算可靠度得到：
⎛-σS
R2=1-Φ -22 -σσS⎝
=1-0.1038=0.8962
⎫350-310⎪=1-Φ⎛ -
22⎪30+10⎝⎭
⎫
⎪=1-Φ(-1.26)⎪ ⎭
第五部分 总结本学期可靠性学习的体会
学习体会
通过一学期的学习，虽短但受益匪浅。朱老师的课生动形象，并且能够与学生进行互动，锻炼我们的能力，我们也能更好消化和吸收上课的内容，与老师探讨问题。
与传统的机械可靠性相比，必须满足所提出要求的前提下，先确定结构方案，再进行强度、刚度等的分析和校核，然后进行修改以确定结构尺寸时间飞逝，一学期在匆忙中结束了，虽然每周只有一节课，但通过课上朱老师的悉心讲解，结合课后的作业，我对机械可靠性设计这门课有了一定的认识，发现它在实际机械结构的设计和分析上起到了重要的作用。学好这门课是我研究生学习的重要任务。
可靠性的数学基础，机械可靠性设计的内容和方法，普通失效率法在机械可靠性计算中的应用，确定应力分布和强度分布的方法，应力-强度分布干涉理论和机械零件的可靠度计算，机械零件可靠性设计数据的获得方法，失效模式、影响与危害度分析（FMECA）、故障树分析（FTA）、系统的可靠性、可靠性试验，维修性设计，机械可靠性的几个专题与机械零件可靠性设计都在实际生活中得到了很大的重视。
通过这个过程的学习也对以后的工作打下基础。只有把宏观上的可靠性统计、试验技术等问题与微观的材料失效机理及其老化过程等问题研究以及实际设计经验等联合起来共同解决，才会更有助于推进机械可靠性技术的发展。
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