第五章機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計5.1傳統(tǒng)機械設(shè)計與現(xiàn)代可靠性設(shè)計5.2應(yīng)力與強度分布5.3應(yīng)力-強度分布的干涉模型5.4應(yīng)力分布和強度分布的確定第五章機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計5.1傳統(tǒng)機械設(shè)計與現(xiàn)代可靠性設(shè)5.1傳統(tǒng)機械設(shè)計與現(xiàn)代可靠性設(shè)計5.1.1傳統(tǒng)方法：安全系數(shù)法（許用應(yīng)力法）5.1.2機械可靠性設(shè)計5.1.3機械結(jié)構(gòu)常見載荷的概率分布5.1傳統(tǒng)機械設(shè)計與現(xiàn)代可靠性設(shè)計5.1.1傳統(tǒng)方法：安在傳統(tǒng)機械設(shè)計中，產(chǎn)品的設(shè)計者主要從滿足產(chǎn)品使用要求和保證機械性能要求出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。在滿足這兩方面要求的同時，必須利用工程設(shè)計經(jīng)驗，使產(chǎn)品盡可能可靠，這種設(shè)計不能回答所涉及產(chǎn)品的可靠程度或發(fā)生故障概率是多少。當(dāng)設(shè)計者不能確定設(shè)計變量和參數(shù)時，為了保證所設(shè)計的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安全可靠，一般情況下在設(shè)計中引入一個大于1的安全系數(shù)，試圖一次來保證機械產(chǎn)品不會發(fā)生故障。所以傳統(tǒng)設(shè)計方法一般也稱“安全系數(shù)法”。5.1.1傳統(tǒng)方法：安全系數(shù)法（許用應(yīng)力法）在傳統(tǒng)機械設(shè)計中，產(chǎn)品的設(shè)計者主要從滿足安全系數(shù)法的基本思想是：機械結(jié)構(gòu)在承受外載荷后，計算得到的應(yīng)力應(yīng)該小于該結(jié)構(gòu)材料的許用應(yīng)力。

在傳統(tǒng)設(shè)計中，只要安全系數(shù)大于某一根據(jù)實際使用經(jīng)驗規(guī)定的數(shù)值就認(rèn)為是安全的。但安全系數(shù)本身就實質(zhì)而言，仍是一個“未知”的系數(shù)。安全系數(shù)的概念本身包含著一些無法定量表示的影響因素。不同的設(shè)計者由于經(jīng)驗的差異，其設(shè)計的結(jié)果有可能偏于保守或危險，前者會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸過大，重量過重，費用增加，后者則可能使產(chǎn)品故障頻繁，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重“機毀人亡”后果。5.1.1傳統(tǒng)方法：安全系數(shù)法（許用應(yīng)力法）安全系數(shù)法的基本思想是：機械結(jié)構(gòu)在承受外載傳統(tǒng)方法（安全系數(shù)法）基本思想：5.1.1傳統(tǒng)方法：安全系數(shù)法（許用應(yīng)力法）安全系數(shù)，由工程人員經(jīng)驗確定極限應(yīng)力可從手冊中查到問題：的選?。坑嬎沆o強度時：塑性材料為材料的屈服極限脆性材料為材料的強度極限計算疲勞強度時：為疲勞極限（根據(jù)經(jīng)驗公式，利用）傳統(tǒng)方法（安全系數(shù)法）基本思想：5.1.1傳統(tǒng)方法：安全系可靠性設(shè)計的安全系數(shù)傳統(tǒng)的設(shè)計認(rèn)為：只要保證加在零件上的失效應(yīng)力μL小于或等于其失效強度μS即保證被設(shè)計的零件不失效。工程中為了保險，在設(shè)計中不僅取μL＜μS，而且還將μL和μS之間的距離拉大，即取安全系數(shù)Ｃ。如取C=μS/μL=1.5，則在數(shù)軸上不僅使得μS在μL的右邊，且使它們之間的距離拉大到下圖中所示的程度?？煽啃栽O(shè)計的安全系數(shù)傳統(tǒng)的設(shè)計認(rèn)為：只要保證加在零件上的失效可靠性設(shè)計的安全系數(shù)可靠性設(shè)計的安全系數(shù)傳統(tǒng)的安全系數(shù)大的不一定可靠性就高，如序號8和10。傳統(tǒng)的安全系數(shù)大的不一定可靠性就高，如序號8和10。傳統(tǒng)方法的主要缺點(1)隨機誤差較大(2)不能回答機械結(jié)構(gòu)的可靠性究竟是多少傳統(tǒng)方法的主要缺點(1)隨機誤差較大(2)不能回答機械結(jié)從可靠性角度考慮，影響機械產(chǎn)品故障的各種因素可概括為“應(yīng)力”和“強度”?！皯?yīng)力”大于“強度”時，故障發(fā)生。應(yīng)力包括各種環(huán)境因素，例如：溫度、濕度、腐蝕、粒子輻射等。應(yīng)力是一個受多種因素影響的隨機變量，具有一定的分布規(guī)律。受材料的性能、工藝環(huán)節(jié)的波動和加工精度等的影響，強度也是具有一定分布規(guī)律的隨機變量。在這種情況下，研究機械產(chǎn)品的可靠性問題就是機械概率可靠性設(shè)計。

利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計理論基礎(chǔ)的可靠性設(shè)計方法比常規(guī)的安全系數(shù)法更合理，可靠性設(shè)計能得到所要求的合理的設(shè)計，能得到較小的零件尺寸、體積和重量，從而節(jié)省原材料、加工時間，所設(shè)計的零件具有可預(yù)測的壽命和失效概率，而安全系數(shù)則不能。5.1.2機械可靠性設(shè)計從可靠性角度考慮，影響機械產(chǎn)品故障的各(1)機械可靠性設(shè)計的基本特點(2)機械可靠性設(shè)計的主要內(nèi)容(3)機械可靠性設(shè)計方法(4)機械可靠性設(shè)計的步驟5.1.2機械可靠性設(shè)計(1)機械可靠性設(shè)計的基本特點5.1.2機械可靠性設(shè)計(1)機械可靠性設(shè)計的基本特點1.以應(yīng)力和強度為隨機變量作為出發(fā)點2.應(yīng)用概率和統(tǒng)計方法進(jìn)行分析、求解3.能定量地回答產(chǎn)品的失效概率和可靠度4.有多種可靠性指標(biāo)供選擇5.強調(diào)設(shè)計對產(chǎn)品可靠性的主導(dǎo)作用(1)機械可靠性設(shè)計的基本特點1.以應(yīng)力和強度為隨機變量(2)機械可靠性設(shè)計的主要內(nèi)容1.研究產(chǎn)品的故障物理和故障模型2.確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及其等級3.合理分配產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)值4.以規(guī)定的可靠性指標(biāo)值為依據(jù)對零件進(jìn)行可靠性設(shè)計(2)機械可靠性設(shè)計的主要內(nèi)容1.研究產(chǎn)品的故障物理和故(3)機械可靠性設(shè)計方法主要有概率設(shè)計法，失效樹分析法（FTA）及失效模式、影響及致命度分析（FMECA）法。概率設(shè)計法是本書的主要內(nèi)容，許多章節(jié)都與它有關(guān)，而后兩種方法主要用于系統(tǒng)的可靠性設(shè)計分析。可靠性設(shè)計方法可以保證把規(guī)定的可靠性指標(biāo)值直接設(shè)計到零件中去，從而設(shè)計到產(chǎn)品中去。(3)機械可靠性設(shè)計方法主要有概率設(shè)(4)機械可靠性設(shè)計的步驟（1）提出設(shè)計任務(wù)，規(guī)定詳細(xì)指標(biāo)（2）確定有關(guān)的設(shè)計變量及參數(shù)（3）失效模式、影響及致命度分析（FMECA）（4）確定零件的失效模式是否是相互獨立的（5）確定失效模式的判據(jù)（6）得出應(yīng)力公式（7）確定每種失效模式下的應(yīng)力分布（8）確定強度計算公式（9）確定每種失效模式下的強度分布（10）確定每種致命失效模式下與應(yīng)力分布和強度分布相關(guān)的可靠度（11）確定零件的可靠度（12）確定零件可靠度的置信度（13）按上述步驟求出系統(tǒng)中所有關(guān)鍵零、部件的可靠度（14）計算子系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的可靠度（15）必要時可對某些設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化(4)機械可靠性設(shè)計的步驟（1）提出設(shè)計任務(wù)，規(guī)定詳細(xì)指5.1.3機械結(jié)構(gòu)常見的概率分布應(yīng)力和強度的常見分布:正態(tài)分布：靜載荷，靜強度以及結(jié)構(gòu)的幾何尺寸公差。對數(shù)正態(tài)分布：疲勞強度。5.1.3機械結(jié)構(gòu)常見的概率分布應(yīng)力和強度的常見分布:應(yīng)力一般是指所考察零部件的某一單位截面上的內(nèi)力，是指導(dǎo)致失效的任何因素。5.2應(yīng)力與強度的分布某汽車車架載荷的隨機變化應(yīng)力一般是指所考察零部件的某一單位截面上的內(nèi)力，是指導(dǎo)致失效強度一般是指材料或承受外力時，抵抗塑性變形或破壞的能力，是指阻止失效發(fā)生的任何因素。

5.2應(yīng)力與強度的分布5個相同產(chǎn)品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線強度一般是指材料或承受外力時，抵抗塑性變形或破壞的能力，是指5.3應(yīng)力-強度分布的干涉模型5.3.1可靠性設(shè)計的兩個假設(shè)5.3.2應(yīng)力和強度的動態(tài)概率模型5.3.3應(yīng)力強度干涉理論和有關(guān)的可靠性設(shè)計的計算公式5.3應(yīng)力-強度分布的干涉模型5.3.1可靠性設(shè)計的兩個5.3.1可靠性設(shè)計的兩個假設(shè)(1)零部件在設(shè)計中的應(yīng)力參數(shù)如載荷、尺寸及工作環(huán)境影響等因素，都不是一個常量，而是遵循某一分布規(guī)律的隨機變量。并且可以求得在多因素影響下的應(yīng)力分布。(2)零部件的強度參數(shù)如材料的機械性能、零件尺寸、結(jié)構(gòu)形式、加工精度等影響因素也都是隨機變量，并且可以求得在多因素影響下的強度分布。5.3.1可靠性設(shè)計的兩個假設(shè)(1)零部件在設(shè)計中5.3.2應(yīng)力和強度的動態(tài)概率模型有些材料在工作時，其所受的外力不隨時間變化，這時其內(nèi)部的應(yīng)力大小不變，稱為靜應(yīng)力，對應(yīng)的可靠性設(shè)計稱為靜強度可靠性設(shè)計；還有一些材料，其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內(nèi)部的應(yīng)力也隨時間呈周期性變化，稱為交變應(yīng)力。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞，對應(yīng)的可靠性設(shè)計稱為疲勞強度可靠性設(shè)計。5.3.2應(yīng)力和強度的動態(tài)概率模型有些材料在工作時，其所受5.3.2應(yīng)力和強度的動態(tài)概率模型5.3.2應(yīng)力和強度的動態(tài)概率模型5.3.3應(yīng)力強度干涉理論和有關(guān)的可靠性設(shè)計的計算公式假設(shè)失效控制應(yīng)力為ＸL，則當(dāng)失效強度ＸS大于失效應(yīng)力時就不會產(chǎn)生破壞（失效）。可靠度則應(yīng)是失效強度大于失效應(yīng)力的概率為：R=P(XS>XL)

5.3.3應(yīng)力強度干涉理論和有關(guān)的可靠性設(shè)計的計算公式假設(shè)(1)應(yīng)力在單位區(qū)間[xL-dx/2,xL+dx/2]內(nèi)概率，面積A1表示應(yīng)力在這區(qū)間的概率：P(xL-dx/2<XL<xL+dx/2)=f1(xL)dxL=A1(2)強度大于應(yīng)力XL的概率，以圖中的面積A2表示：(1)應(yīng)力在單位區(qū)間[xL-dx/2,xL+dx/2]內(nèi)因為：(xL-dx/2<XL<xL+dx/2)與(XS>xL)為兩個獨立事件；如零部件不發(fā)生破壞，這兩個事件必須同時發(fā)生。則有應(yīng)力在區(qū)間內(nèi)零件的可靠度dR。對于整個應(yīng)力分布的可靠度R為：也可寫為：因為：則有應(yīng)力在區(qū)間內(nèi)零件的可靠度dR。對于整個應(yīng)力分因得相應(yīng)的不可靠度或失效概率：同理，也可得相應(yīng)的不可靠度或失效概率：因得相應(yīng)的不可靠度或失效概率：同理，也可得相應(yīng)的不可靠度5.4應(yīng)力分布和強度分布的確定5.4.1應(yīng)力分布的確定5.4.2確定應(yīng)力分布的步驟5.4.3用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布5.4.4用矩法綜合應(yīng)力分布

5.4應(yīng)力分布和強度分布的確定5.4.1應(yīng)力分布的確定5.4.1應(yīng)力分布的確定機械零件所受的工作應(yīng)力與其承受的載荷、溫度、幾何尺寸、物理特性、時間等參數(shù)有關(guān)。其一般表達(dá)式為：5.4.1應(yīng)力分布的確定機械零件所受的工作應(yīng)力與其5.4.2確定應(yīng)力分布的步驟（1）確定零件的失效模式及其判據(jù)；（2）應(yīng)力單元體分析（3）計算應(yīng)力分量（4）確定每一應(yīng)力分量的最大值（5）計算主應(yīng)力（6）將上述的應(yīng)力分量綜合為復(fù)合應(yīng)力（7）確定每個名義應(yīng)力、應(yīng)力修正系數(shù)和有關(guān)設(shè)計參數(shù)的分布（8）確定應(yīng)力分布5.4.2確定應(yīng)力分布的步驟（1）確定零件的失效模式及其判5.4.3用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布5.4.3用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布5.4.3用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布5.4.3用代數(shù)法綜合應(yīng)力分布第五章-機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計課件例題1：作用在某零件上呈正態(tài)分布的兩個力X1、X2，它們作用的方向相同并在一條直線上。已知：

m1=4900N,m2=2940N

s1=294N,s2=245N

求它們合力的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。解：∵X1,X2為正態(tài)分布,∴F=X1+X2也為正態(tài)分布。由表8-1得合力的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：μF=μ1+μ2=4900+2940=7840(N)故合力F~N(μF,σF)=N(7480,382.7)(N)例題1：作用在某零件上呈正態(tài)分布的兩個力X1、X2，它們作用例題2有一力矩M，作用在桿件的一端，桿件長為L，M與L均呈正態(tài)分布，若：

mm=4900N·cm,ml=2940cm

sm=294N·cm,sl=245cm求在桿件上一端與該力矩平衡的作用力的均值和標(biāo)準(zhǔn)差解：∵M(jìn)=PL∴P=M／L。由表8-1可得P的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：μP=μm/μl=4900/2940=1.667(N)例題2有一力矩M，作用在桿件的一端，桿件長為L，M與L均呈例題3：有一受拉桿件，載荷為F，桿件截面積為A，載荷與截面積均為正態(tài)分布已知：

mF=9.8×104N,mA=5.0cm2

sF=9.8×103N,sA=0.4cm2

求桿件上應(yīng)力L的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。解：∵應(yīng)力L=F/A,∴L~N(μL,σL)由表8-1可得L的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：μL=μF/μA=9.8×104/5=1.96×104(N/cm2)故應(yīng)力L~N(μL,σL)=N(1.96×104,2510.02)(N/cm2)例題3：有一受拉桿件，載荷為F，桿件截面積為A，載荷與截面積所謂矩法就是將隨機變量函數(shù)展開成泰勒級數(shù)，來求展開式均值和方差的方法。這種方法雖然得到的是近似解，但求解要容易，而且精度也足以滿足設(shè)計的要求。用矩法求隨機變量X的函數(shù)f(X)的均值及標(biāo)準(zhǔn)差，是通過泰勒展開式來實現(xiàn)的。當(dāng)函數(shù)f(X)比較復(fù)雜時，計算其數(shù)學(xué)期望和方差可能會很困難，這時可將f(X)用泰勒展開式展開，而求展開式的數(shù)學(xué)期望及方差。這樣雖然得到的是近似解，但求解要容易，而且精度也是足夠的。5.4.4用矩法綜合應(yīng)力分布所謂矩法就是將隨機變量函數(shù)展開成泰勒級數(shù)，來求展開式均值和方1、一維隨機變量2、多維隨機變量5.4.4用矩法綜合應(yīng)力分布1、一維隨機變量5.4.4用矩法綜合應(yīng)力分布設(shè)y=f(X)為一維隨機變量X的函數(shù)。該隨機變量的均值m為已知。今將f(X)用泰勒展開式在X=m處展開，得1、一維隨機變量式中，R為余項。對上式取數(shù)學(xué)期望，得設(shè)y=f(X)為一維隨機變量X的函數(shù)。該隨機變量的均值m為已1、一維隨機變量略去E(R)，由數(shù)學(xué)期望的性質(zhì)可得可簡化為：同理可求得：1、一維隨機變量略去E(R)，由數(shù)學(xué)期望的性質(zhì)可得可簡化例題已知某一軸銷的半徑r的均值r=10mm，標(biāo)準(zhǔn)差求軸銷斷面面積的均值及標(biāo)準(zhǔn)差。解：得例題已知某一軸銷的半徑r的均值r=10mm，標(biāo)準(zhǔn)差求軸銷2、多維隨機變量處，用泰勒展開2、多維隨機變量處，用泰勒展開第五章-機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計課件可得2、多維隨機變量可得2、多維隨機變量第五章-機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計課件例題：一拉桿受外力作用，若外力的均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差，求應(yīng)力S的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。；桿的斷面積的均值A(chǔ)=1000mm2，解：例題：一拉桿受外力作用，若外力的均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差，求應(yīng)力S的例題：齒輪齒根的彎曲應(yīng)力一般可以按懸臂梁公式作近似估計，試根據(jù)已知作用載荷輪齒的幾何參數(shù)：齒高齒寬齒根厚度（1）求彎曲應(yīng)力的均值和均方差；（2）分析哪一種幾何參數(shù)對彎曲應(yīng)力的均方差影響最顯著。例題：齒輪齒根的彎曲應(yīng)力一般可以按懸臂梁公式作近似估計，試根確定強度分布的步驟與方法與應(yīng)力同理確定強度分布的步驟與方法與應(yīng)力同理5.5已知應(yīng)力與強度的分布時的可靠度計算

5.5.1應(yīng)力與強度均呈正態(tài)分布時的可靠度計算5.5.2應(yīng)力與強度均呈對數(shù)正態(tài)分布時的可靠度計算5.5.3應(yīng)力與強度均呈指數(shù)分布時的可靠度計算5.5已知應(yīng)力與強度的分布時的可靠度計算5.5.1應(yīng)力5.5.1應(yīng)力與強度均呈正態(tài)分布時的可靠度計算當(dāng)應(yīng)力和強度均呈正態(tài)分布時，令，則隨機變量y也是正態(tài)分布，且其均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：當(dāng)或時，產(chǎn)品可靠，可靠度如下：5.5.1應(yīng)力與強度均呈正態(tài)分布時的可靠度計算當(dāng)應(yīng)力和強標(biāo)準(zhǔn)化：令則當(dāng)y=0時，z的下限為：可得標(biāo)準(zhǔn)化：令則當(dāng)y=0時，z的下限為：可得可靠性系數(shù)或可靠度指數(shù)，或稱概率安全系數(shù)。上式將應(yīng)力分布參數(shù)、強度分布參數(shù)和可靠度三者聯(lián)系起來，稱為“聯(lián)結(jié)方程”，或稱為“耦合方程”，是可靠性設(shè)計基本公式?？煽啃韵禂?shù)或可靠度指數(shù)，或稱概率安全系數(shù)。應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（1）當(dāng)時干涉概率或失效概率

應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（1）當(dāng)時干涉概率或應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（2）當(dāng)時干涉概率或失效概率

應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（2）當(dāng)時干涉概率或應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（3）當(dāng)時干涉概率或失效概率應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況（3）當(dāng)時干涉概率或顯然，在實際設(shè)計中，后兩種情況不允許出現(xiàn)。在一般情況下，應(yīng)根據(jù)具體情況確定一個最經(jīng)濟(jì)的可靠度，即允許應(yīng)力、強度兩種分布曲線在適當(dāng)范圍內(nèi)有干涉發(fā)生。為減小干涉區(qū)則應(yīng)提高強度，例如從材料、工藝和尺寸上采取強化措施，但這要增加產(chǎn)品的成本。也可采取減小應(yīng)力和強度的偏差即標(biāo)準(zhǔn)差的途徑來提高可靠度。

應(yīng)力、強度均呈正態(tài)分布時的幾種干涉情況顯然，在實際設(shè)計中，后兩種情況不允許出現(xiàn)。在一般情況下，應(yīng)根例某發(fā)動機零件的應(yīng)力、強度為正態(tài)分布。其參數(shù)：μL=24108N/cm2,σL=2753.8N/cm2

μS=56497N/cm2,σS=5507.6N/cm2

(1)求R；(2)該零件經(jīng)熱處理后的σS=10339N/cm2解：(1)求熱處理前的R查表得，R=0.9999999(2)求熱處理后的R查表得，R=0.998777（3）結(jié)論當(dāng)零件熱處理后，由此可見，當(dāng)波動R波動例某發(fā)動機零件的應(yīng)力、強度為正態(tài)分布。其參數(shù)：解：(1)5.5.2應(yīng)力與強度均呈對數(shù)正態(tài)分布時的可靠度計算令5.5.2應(yīng)力與強度均呈對數(shù)正態(tài)分布時的可靠度計算令第五章-機械結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計課件例：已知某機械零件的應(yīng)力和強度均服從對數(shù)正態(tài)分布，其均值及標(biāo)準(zhǔn)差分別為試計算該零件可靠度？例：已知某機械零件的應(yīng)力和強度均服從對數(shù)正態(tài)分布，其均值及標(biāo)5.5.3應(yīng)力與強度均呈指數(shù)分布時的可靠度計算5.5.3應(yīng)力與強度均呈指數(shù)分布時的可靠度計算靜強度概率設(shè)計的主要步驟為給定結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計可靠性指標(biāo)確定主要失效模式確定每種失效模式應(yīng)力分布確定每種失效模式的強度分布應(yīng)用聯(lián)結(jié)方程確定零部件的設(shè)計參數(shù)5.5.4靜強度可靠性設(shè)計靜強度概率設(shè)計的主要步驟為5.5.4靜強度可靠性設(shè)計零件分布參數(shù)的幾種處理方法：1.當(dāng)給出名義值及公差時，可以把名義值作為均值，3s為公差極限。

d=30+0.5mm,則?。簃d=30mmsd=0.5/3=0.7mm2.當(dāng)給出一個范圍時，則把范圍的平均值作為均值，把范圍差的1/6作為標(biāo)準(zhǔn)差s=1200N/cm2~1600N/cm2,則:

ms=(1200+1600)/2=1400N/cm2

ss=(1600-1200)/6=66.7N/cm23.當(dāng)只給出m時，需估計s,大量統(tǒng)計表明，金屬靜強度的s﹤0.1m零件分布參數(shù)的幾種處理方法：1.當(dāng)給出名義值及公差時，可以把例題1要設(shè)計一拉桿，所承受的拉力P~N(mp,sp2)，其中mp=40000N，sp=1200N；取45號鋼為制造材料，設(shè)拉桿加工后的可靠度為0.999，求拉桿的截面尺寸。查表知45號碳素鋼的抗拉強度數(shù)據(jù)為ms=667MPa，ss=25.3MPa靜強度可靠性設(shè)計舉例解：(1)選定可靠度為0.999(2)計算零件發(fā)生強度破壞的概率F=1-R=1-0.999=0.001(3)查附表得，(4)查得強度的分布參數(shù)為：ms=667MPa，ss=25.3MPa例題1要設(shè)計一拉桿，所承受的拉力P~N(mp,sp2)(5)列出應(yīng)力表達(dá)式圓棒拉桿截面積A：A=πr2；由表8-1可得A的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為：制造中半徑加工后符合正態(tài)分布，具有(5)列出應(yīng)力表達(dá)式圓棒拉桿截面積A：A=πr2；制造(6)計算工作應(yīng)力，得(7)將應(yīng)力、強度、及代入聯(lián)結(jié)方程：(6)計算工作應(yīng)力，得(7)將應(yīng)力、強度、及代入聯(lián)結(jié)方化簡后得解得：代入聯(lián)結(jié)方程，驗算取因此，其半徑為：化簡后得解得：代入聯(lián)結(jié)方程，驗算取因此，其半徑為：(8)與傳統(tǒng)的設(shè)計比較：為了比較，因此拉桿的材料不變，仍用圓截面。傳統(tǒng)的設(shè)計方法，一般以強度極限為基準(zhǔn)的，安全系數(shù)nb=2~3.5。取安全系數(shù)nb=3。即有得拉桿圓截面的半徑為：(8)與傳統(tǒng)的設(shè)計比較：為了比較，因此拉桿的材料不變，仍用顯然，傳統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果比可靠性設(shè)計結(jié)果大了許多。如果在常規(guī)設(shè)計中采用拉桿半徑為r=4.722mm，即可靠性設(shè)計結(jié)果，則其安全系數(shù)為：這從常規(guī)設(shè)計來看是不敢采用的，而可靠性設(shè)計采用這一結(jié)果，其可靠度竟達(dá)到0.999，即拉桿破壞的概率僅有0.1%。但從聯(lián)結(jié)方程可以看出，要保證這一高的可靠度必須使值保持穩(wěn)定不變。即可靠性設(shè)計的先進(jìn)性是要以材料制造工藝的穩(wěn)定性及對載荷測定的準(zhǔn)確性為前提條件。顯然，傳統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果比可靠性設(shè)計結(jié)果大了許多。如果在常規(guī)設(shè)計受拉松螺栓聯(lián)接：在松聯(lián)接中，螺栓不受預(yù)緊力，只受軸向隨機靜載荷。假設(shè)拉應(yīng)力沿螺栓橫斷面均勻分布、失效模式為斷裂，則設(shè)計準(zhǔn)則為：設(shè)計內(nèi)容：（1）對于規(guī)定的軸向靜載荷、可靠度和材料，計算螺栓直徑及其公差；（2）確定零件可靠度對斷面變化的敏