可靠性设计例题和作业：轴的弯曲强度

机械可靠性设计复习题

A C D B E 0.90.90.9 0.9 0.9 1、可靠度和失效率如何计算？失效率与可靠度有何关系？ 2、在可靠性的的定义中“规定时间”，“规定功能”分别指的是什么？ 3、可靠度、失效概率、失效率、平均寿命、可靠寿命、它们的定义是什么？ 4、机械系统的逻辑图与结构图有什么区别，零件之间的逻辑关系有哪几种？ 5、试写出串联系统、并联系统的可靠度计算式。 6、什么是割集？什么是最小割集？ 7、什么是故障树分析？故障树符号常用的分为哪几类？ 8、在建立故障树时应注意哪几个方面的问题？ 9、在可靠性工程中应力的含义是什么？强度的含义是什么？ 10、从广泛的意义上讲可靠性试验的含义是什么？它主要包括那些个方面？ 11、加速寿命试验根据应力施加的方式可分？ 1、一个系统由五个单元组成,其可靠性逻辑框图如图所示.求该系统可靠度和画出故障树。并求出故障树的最小割集与最小路集。解：最小割集A,B C,D,E A,E B,C,D R=1-(1-0.9x0.9)(1-0.9[1-0.1x0.1])=0.8929 2、抽五个产品进行定时截尾的可靠性寿命试验,截尾时间定为100小时,已知在试验期间产品试验结果如下：t 150=小时,和t 270=小时产品失效,t 330=小时有一产品停止试验，计算该产品的点平均寿命值？解:总试验时间 350100)35(307050=?-+++=n T 小时点平均寿命 MTTF=1752 350=小时 3、一个机械电子系统包括一部雷达,一台计算机,一个辅助设备,其MTBF 分别为83小时,167小时和500小时,求系统的MTBF 及5小时的可靠性？解: 5002.01002.0006.0012.01500 1167183111 ==++=++==λMTBF 小时 02.0=λ, %47.90)5(1.0502.0===-?-e e R

西工大可靠性设计大作业

机械可靠性设计大作业题目：扭杆姓名：刘昀班号： 05021104 学号： 59 日期：机械可靠性设计大作业一、题目：扭杆：圆截面直径D为（μ，σ）=（20，）mm，受扭矩T为（μ，σ）=（677400，），工作循环次数N≥4000，材料疲劳极限S为（μ，σ）=（，）MPa。二、思路：给定强度分布与应力有关的随机参数分布条件，确定应力计算公式，计算相应的分布参数，假定各随机变量都服从正态分布。然后根据应力--强度干涉理论计算可靠度，主要考虑载荷的均值与方差两项变化可靠度如何变化，以上要求编程实现。三、输入的数据：扭矩T的均值与标准差T（μ），T（σ）四、输出的结果：可靠度R 五、计算的模型：

（1）几何参数（扭杆圆截面直径）D、扭矩T和工作循环次数大于等于4000时的材料疲劳极限，亦即此时的疲劳强度S，均为随机变量且服从正态分布；（2）应力--强度干涉模型：大多数机电产品的应力和强度都是服从一定统计分布规律的随机变量，我们用L表示应力，S表示强度。它们的概率密度函数f(S)和f(L)两曲线出现部分交叉和重叠，亦即出现干涉时，有可能出现强度小于应力的情况，但可把这种引起失效的概率限制在允许的范围内。在干涉的情况下，我们研究的是如何在保证一定可靠度的前提下，使零件结构简单、重量较轻，价格较低。对于强度和应力均为正态分布时，我们采用联结方程来计算可靠度，公式如下： SM称为可靠性系数，在已知、、、的条件下，利用上式可直接计算出SM，根据SM从标准正态分布表中查出可靠度R的值。也即：六、程序流程图

Y 七、算例分析结果说明及结论（1）程序运行结果 T(μ)↑，T(σ)不变时，可靠度R的变化情况：T(μ) T(σ) R 120677 180677 240677 300677 360677 420677 480677

轴强度校核

1?轴I的强度校合 (1)求作用在齿轮上的力 F ri F t1tan20 3381.3 tan 20 1230.69N (2)求轴承上的支反力 (1)画受力简图与弯矩图 V 根据第四强度理论且忽略键槽影响 M 70MPa F ti 2T i d i 2 138633 82 3381.30N 垂直面内：F NV1 917N F NV2314N 水平面内：F NH1 2518N F NH2 863N 1

9.2 10 6 F a F t tan 9967 tan 14 2485N (2)求轴承上的支反力水平面内： F NV 1 (85 118 97) F r3 97 F 「2 (118 97) F a3 号求得 F NV 1 162N F NV2 (85 118 97) F r3 (118 85) F a F r2 85 W 3 旦) 32 (M M 2 °.7叮 2 ，（1）求作用在齿轮上的力 F t2 F t1 3381.30N F r2 F r1 1230.69N F t3 2T n 2 588023 9967N d 3 118 F r3 F tan a . cos 9967 tan 20 cos14.6 所以轴的强度足够 2.校合轴II 的强度 3739N cal 1.93 105 10 3 9.2 10 6 25.69Mpa 1 70MPa ca2 2.34 105 10 3 3 0.1 0.045 20.69Mpa 1 70MPa

32 F NHI (85 118 97) F t2 (118 97) F t3 97 求得 F NH 1 =5646N F NH 2 (85 118 97) F t3 (85 118) F t 2 85 求得 F NH 2 =7700N (2) 画受力简图与弯矩图 I MV I (4)按弯扭合成应力校核轴的强度在两个轴承处弯矩有最大值，所以校核这两处的强度求得F N V2 垂直面内： -2670N 51 % t ------------------------- 1 t3 「r~3 J “ r ■皂 F L ： f TT*r I H I 1 N “ iHt .................... mu R t ^r-TrrrnTfH iE ■mi F t3 [irnrrmTrnrr ^ f 卜 NHff NHi? F" NV1 M 2 ( T)2 ca 70MP a 3

机械设计习题与参考答案

习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。 A. 好 B. 差 C. 相同 D. 不一定 2 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。 A. 牙根强度高，自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防振性能好 D. 自锁性能差 3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。 A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程和牙形斜角 D. 螺距和升角 4 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用。 A. 升角小，单线三角形螺纹 B. 升角大，双线三角形螺纹 C. 升角小，单线梯形螺纹 D. 升角大，双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。 A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹 6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。

A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用 7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。 A. B. C. D. 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 9 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本

轴的强度校核方法

第二章轴的强度校核方法 2.2常用的轴的强度校核计算方法进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于传动轴应按扭转强度条件计算。对于心轴应按弯曲强度条件计算。对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表： T τn P A d 0 ≥[]T T T d n P W T ττ≤2.09550000≈3 =[]T τ

空心轴扭转强度条件为： d d 1 = β其中β即空心轴的径1d 与外径d 之比，通常取β=0.5-0.6 这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=2.475kw ，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 mm n P A d 36.15960 475 .2112110 min =?== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min ' min =+?=+= 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： mm d d 4.3038*8.08.0' min ===电动机轴综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算：由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。则其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm ][7.1][≤1-0σσσ== W M ca

机械可靠性习题

第一章机械可靠性设计概论 1、为什么要重视和研究可靠性？可靠性设计是引入概率论与数理统计的理论而对常规设计方法进行发展和深化而形成的一种新的现代设计方法。1）工程系统日益庞大和复杂，是系统的可靠性和安全性问题表现日益突出，导致风险增加。2）应用环境更加复杂和恶劣3）系统要求的持续无故障任务时间加长。4）系统的专门特性与使用者的生命安全直接相关。5）市场竞争的影响。 2、简述可靠性的定义和要点？可靠性定义为：产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。主要分为两点：1）可靠度，指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。1）失效率，定义为工作到时可t 时尚未失效的产品，在时刻t 以后的单位时间内发生失效的概率。第二章可靠性的数学基础 1、某零件工作到50h 时，还有100个仍在工作，工作到51h 时，失效了1个，在第52h 内失效了3个，试求这批零件工作满50h 和51h 时的失效率)50(-λ、)51(- λ 解：1）1,100)(, 1)(=?==?t t t n n s f 01.01 1001 )50(=?= - λ 2）2,100)(, 3)(=?==?t t t n n s f 015.02 1003 )51(=?= - λ 2、已知某产品的失效率1 4 103.0)(--- ?==h t λλ。可靠度函数t e t R λ-=)(，试求可靠度 R=99.9%的相应可靠寿命t 0.999、中位寿命t 0.5和特征寿命1-e t 解：可靠度函数 t e t R λ-=)( 故有 R t R e R t λ-=)( 两边取对数 t t R R R λ-=)( ln 则可靠度寿命 =?- =-=-h R t t 4 999.0999.010 3.0999 .0ln ) (ln λ 33h 中位寿命 =?- =- =-h R t t 4 5.0999.0103.05 .0ln ) (ln λ23105h 特征寿命 =?- =- =--h R e t 4 1 999.010 3.03679 .0ln ) (ln λ 33331h

可靠性大作业

汽车制动系统可靠性分析摘要：随着经济的发展，汽车数量迅速增长，同时道路交通事故就严重影响人们的安全，人人谈虎变色。作为道路交通事故发生的非人为因素中选取所占比例最大的汽车制动系统故障，减小这种因素引起的故障成为保障道路交通安全中的至关重要的一部分。本文运用系统工程的可靠性分析的方法对此类故障进行研究分析。同时基于故障树分析法开展了对汽车制动系统的可靠性分析，通过对系统零部件的故障因素，故障原因和故障种类进行定性的分析，为汽车制动系统的设计和维修提供了理论依据，对提高汽车制动系统的可靠性及减少因汽车制动系统而导致的道路交通事故起到了积极的指导作用。关键词：道路交通事故汽车制动系统可靠性分析故障树分析法引言：自从1885年卡尔本茨(Karl Benz)在曼海姆制出了第一辆汽车以来，道路交通安全则成为所有人共同关心的话题。纵观道路交通事故发生的原因，除了与道路的使用者——人的因素、道路本身的因素、道路交通环境因素有关外，还与道路上行驶的车的因素有关。其中减少人为因素引起的事故需要所有交通参与者的仔细观察和相互谦让。而减少非人为因素造成的道路安全事故则成为减少道路交通事故保证驾驶安全的最重要的一部分。车辆是组成道路交通的三大因素之一，与交通安全有着密切的关系。虽然在交通事故原因的统计中，人为原因占很大比例，直接因汽车问题所引起的事故不足10%，但这并不意味着车辆对安全的影响不大。而在这些非人为因素中，汽车制动系统发生故障占60%-70%。因此，对汽车制动系统进行可靠性分析，提高汽车制动系统的可靠度，可以减少道路交通事故的发生，减少不必要的损失，也保证了所有交通参与者的安全。对于保护国家集体的财产安全，维护交通秩序，提高道路交通能力具有极其重要的意义]1[。 1995年机械故障事故统计表故障种类制动失效制动不良转向失效灯光不良其他事故次数3545 54421299688 2520

直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算

直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算准则为了保证在预定寿命内齿轮不发生轮齿断裂失效，应进行轮齿弯曲强度计算。直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算准则为：齿根弯曲应力σF 小于或等于许用弯曲应力[σ F ]，即 σF ≤[σF ] 轮齿弯曲强度计算公式轮齿弯曲强度的验算公式计算弯曲强度时，仍假定全部载荷仅由一对轮齿承担。显然，当载荷作用于齿顶时，齿根所受的弯曲力矩最大。图 11-8 齿根危险截面计算时将轮齿看作悬臂梁(如图11-8所示)。其危险截面可用切线法确定，即作与轮齿对称中心线成夹角并与齿根圆角相切的斜线，而认为两切点连线是危险截面位置(轮齿折断的实际情况与此基本相符)。危险截面处齿厚为。法向力Fn 与轮齿对称中心线的垂线的夹角为，Fn 可分解为使齿根产生弯曲应力，则产生压缩应力。因后者较小故通常略去不计。齿根危险截面的弯曲力矩为式中：K 为载荷系数；为弯曲力臂。危险截面的弯曲截面系数W 为故危险截面的弯曲应力为 3030F s F α1F 2F F h F σ

令式中称为齿形系数．．．．。因和均与模数成正比，故值只与齿形中的尺寸比例有关而与模数无关，对标准齿轮仅决定于齿数。由此可得轮齿弯曲强度的验算公式 Mpa (a) 通常两齿轮的齿形系数和并不相同，两齿轮材料的许用弯曲应力[]和[] 也不相同，因此应分别验算两个齿轮的弯曲强度。轮齿弯曲强度设计公式引入齿宽系数，可得轮齿弯曲强度设计公式为 mm (b) 上式中的负号用于内啮合传动。内齿轮的齿形系数可参阅有关书籍。式（a ）和(b)中为小齿轮齿数；的单位为N ·mm ；b 和m 的单位为mm ；和[]的单位为MPa 。式(b)中的应代入和中的较大者。算得的模数应圆整为标准模数。传递动力的齿轮，其模数不宜小于1.5mm 。 26( )cos ()cos F F F F h m Y s m αα=F Y F h F s F Y 1 112122[]F F F F KTY KTY bd m bm z σσ= =≤1F Y 2F Y 1F σ2F σa b a ψ=m ≥1z 1T F σF σ[]F F Y σ11[]F F Y σ2 2[]F F Y σ

机械可靠性习题

机械可靠性习题Newly compiled on November 23, 2020

第一章机械可靠性设计概论 1、为什么要重视和研究可靠性可靠性设计是引入概率论与数理统计的理论而对常规设计方法进行发展和深化而形成的一种新的现代设计方法。1）工程系统日益庞大和复杂，是系统的可靠性和安全性问题表现日益突出，导致风险增加。2）应用环境更加复杂和恶劣3）系统要求的持续无故障任务时间加长。4）系统的专门特性与使用者的生命安全直接相关。5）市场竞争的影响。 2、简述可靠性的定义和要点可靠性定义为：产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。主要分为两点：1）可靠度，指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。1）失效率，定义为工作到时可t 时尚未失效的产品，在时刻t 以后的单位时间内发生失效的概率。第二章可靠性的数学基础 1、某零件工作到50h 时，还有100个仍在工作，工作到51h 时，失效了1个，在第52h 内失效了3个，试求这批零件工作满50h 和51h 时的失效率)50(-λ、)51(-λ 解：1）1,100)(, 1)(=?==?t t t n n s f 2）2,100)(, 3)(=?==?t t t n n s f 2、已知某产品的失效率14103.0)(---?==h t λλ。可靠度函数t e t R λ-=)(，试求可靠度 R=%的相应可靠寿命、中位寿命和特征寿命1-e t 解：可靠度函数 t e t R λ-=)( 故有 R t R e R t λ-=)( 两边取对数 t t R R R λ-=)(ln

则可靠度寿命 =?-=-=-h R t t 4999.0999.0103.0999.0ln )(ln λ 33h 中位寿命 =?-=- =-h R t t 45.0999.0103.05.0ln )(ln λ23105h 特征寿命 =?-=-=--h R e t 41999.010 3.03679.0ln )(ln λ33331h 第三章常用的概率分布及其应用 1、次品率为1%的的大批产品每箱90件，今抽检一箱并进行全数检验，求查出次品数不超过5的概率。（分别用二项分布和泊松分布求解）解：1）二项分布：3590559055901087.199.001.0! 85!5!90)5(---?=???===q p C x P 2）泊松分布：取9.001.090=?==np μ 2、某系统的平均无故障工作时间t=1000h ，在该系统1500h 的工作期内需要备件更换。现有3个备件供使用，问系统能达到的可靠度是多少解：应用泊松分布求解5.115001000 1=?==t λμ 3、设有一批名义直径为d=的钢管，按规定其直径不超过26mm 时为合格品。如果钢管直径服从正态分布，其均值ｕ=，标准差S=，试计算这批钢管的废品率值。解：所求的解是正态概率密度函数曲线x=26以左的区面积，即：变为标准型为1.13.04 .2526=-=-=σ μx z 由正态分布表查的1.1<<∞-z 的标准正态分布密度曲线下区域面积是 864.0)1.1(=Φ，所以： 136.0864.01)26(=-=

可靠性设计大作业

可靠性设计大作业测试题目：基于应力-强度理论，完成某机械装备系统的可靠性设计。已知：动力源为37KW 的四级电机，通过三级减速齿轮传动至工作机；系统可靠性R S= 0.93，系统传递效率η= 0.985 × 0.975 × 0.965，工作机输入转速为 120rpm。1、 1.1查资料可知四极电机的额定转速n1=1450r/min，而工作机输入转速为n6= 120r/min，由此可知总传动比为： i=i1+ i2+i3=n1 n4=1450 120 =12.083 对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。这种分配方法可使各级中间轴获得较高转速和较小的转矩，因此轴及轴上零件的尺寸和质量下降，结构较为紧凑。 i2=√i3=2.29469477 ,为了便于计算，i2取2.3，i1取1.7，i3取3.1 1.2、三级减速器的运动和参数计算 Ⅰ轴（与电动机直接相连） P1=P0=37KW n1=1450r/min T1=9549P1 n1 =243.66N?m Ⅱ轴 P2=P1η1=36.445KW n2=n1 1 =852.94r/min T2=9549P2 n2 =408.02N?m Ⅲ轴 P3=P2η2=35.534KW n3=n2 i2 =370.84r/min T3=9549P3 n3 =914.99N?m Ⅳ轴(工作轴) P4=P3η3=34.29KW

n4=n3 i3 =119.63r/min T4=9549P4 n4 =2737.07N?m 1.3. 齿轮的设计三级减速器选择外啮合直齿圆柱齿传动，对于第一级,小齿轮模数为6mm,齿数为10,大齿轮模数为6mm,齿数为17；对于第二级,小齿轮模数为5mm,齿数为10,大齿轮模数为5mm,齿数为23；对于第三级,小齿轮模数为7mm,齿数为10,大齿轮模数为7mm,齿数为31。三级减速器模型如图所示。 2、对于30CrMnSiA钢 σr(R)=σr?Z Rσσ r R=0.5时，σr(0.5)=σr?Z Rσσ r ，查标准正态分布表可得Z R=0，则具体参数与上

轴的强度校核方法

第二章轴的强度校核方法常用的轴的强度校核计算方法进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于传动轴应按扭转强度条件计算。对于心轴应按弯曲强度条件计算。对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及] [r τ值见下表：表1 轴的材料和许用扭转切应力空心轴扭转强度条件为： d d 1 = β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 T τ[]T τ

根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则：另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则：综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算：由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。则其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册~17. ][1σ为脉动循环应力时许用弯曲应力(MPa)具体数值查机械设计手册 2.2.3按弯扭合成强度条件计算由于前期轴的设计过程中，轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置均已经确定，则轴上载荷可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。一般计算步骤如下： (1)做出轴的计算简图：即力学模型通常把轴当做置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型及布置方式有关，现在例举如下几种情况：图1 轴承的布置方式当L e d L 5.0,1≤/=,d e d L 5.0,1/=>但不小于（~）L ，对于调心轴承e=0.5L 在此没有列出的轴承可以查阅机械设计手册得到。通过轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置，计算出轴上各处的载荷。通过力的分解求出各个分力，完成轴的受力分析。 ][7.1][≤1-0σσσ== W M ca

13-11机械制造装备设计-部分习题解答

“机械制造装备设计”部分习题解答第一章： 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床（专用机床）。普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床（专用机床）生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。 1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？答：设计的评价方法有：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价六种。对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。 1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？它们之间有哪些数值上的联系？答：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定任务的能力。衡量指标有：可靠度R(t)、累计失效概率F(t)、失效率、平均寿命和平均无故障工作时间、可靠寿命、维修度、修复率、平均修复时间等（P37-38）。它们之间的主要联系：F(t)=1-R(t)。 1-18 从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？答：从系统设计角度，提高产品可靠性要提高其组成各单元的可靠性水平，因此要进行系统和单元可靠性的预测。（P39）此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元的可靠性设计要求。（P42）第二章： 2-4 机床系列型谱含意是什么？答：先选择用量大的机床为“基型系列”，然后在此基础上派生出若干“变型系列”，基型和变型

汽车可靠性技术(大作业)

一、简答题（每题15分，共45分） 1、汽车可靠性定义四因素的具体内涵是什么？答：汽车可靠性是指汽车产品（总成或零部件）在规定的条件和规定的时间内，完成规定的功能的能力。其中，汽车产品指整车、总成、零部件，主要指的是发动机、底盘、车身、电器设备等。规定时间指：汽车使用量的尺度，可以足时间单位(小时、天数、月数、年数)，也可以是行驶里程数、工作循环次数等。在汽车运用工程中，保用期、第1次大修里程、报废周期等都是重要的特征时间。规定条件包括：汽车产品的工作条件，即气候、道路状况、地理位置等环境条件；汽车产品的运用条件，即载荷性质、载运种类、行驶速度；汽车产品的维修条件，即维修方式、维修水平、保养制度；汽车产品的管理条件，即存放环境、管理水平、驾驶员技术水平。规定功能指：汽车设计任务书、使用说明书、订货合同以及国家标准规定的各种功能、性能和要求。 2.简述可靠性预测的步骤。答：任何预测都有两个过程：归纳和推论过程。可靠性预测的基本步骤如下：（1）确定预测目的、预测对象及预测类型（短期、中期、长期）；（2）搜集整理资料（有关发展资料、历史资料）；（3）选择预测技术；（4）建立预测模型，包括数学模型（表达式、参数）或概率模型（各种可能结果的概率分布）；（5）评价模型。对建立的预测模型进行检验；（6）利用模型进行预测，与实测结果比较，修正预测模型。 3、简述检验的一般工作程序。答：检验的一般工作程序包括以下阶段：（1）准备阶段在这阶段，主要工作内容有：决定检查单位，决定检查项目，决定试验方法，决定质量判定标准，决定在生产过程那个阶段检查，决定全检、抽检还是无试验检查，决定质量指标，选择抽样表(计数、计量和抽样类型)。（2）实施阶段在这阶段，主要工作内容有：决定批的构成，决定抽样方法，决定批处理方法。（3）整理阶段在这阶段，主要工作内容有：决定检查结果的记录方法，决定检查结果的处理方法。二、论述题（25分） 1.请阐述频数直方图、频率直方图、频率密度直方图和频率密度曲线及区别和联系。答：频数直方图是以样本数据表征的质量特性值为横坐标，以频数为纵坐标作出的描述数据分布规律的图形。频率直方图是将频数直方图的纵坐标改为频率做出的频率直方图，其形状与频数直方图应完全一样。频率密度直方图是将频率直方图纵坐标改为频率密度、横坐标不变后获得的直方图，形状也

轴的强度计算

轴的强度计算一、按扭转强度初步设计阶梯轴外伸端直径由实心圆轴扭转强度条件 τ＝ 33102.09550?=n d P W T ρ≤［τ］式中，τ为轴的剪应力，MPa ；T 为扭矩，N ·mm ；ρW 为抗扭截面系数，mm 3；对圆截面，ρW ＝π3d /16≈0.23d ；P 为轴传递的功率，KW ；n 为轴的转速，r/min ；d 为轴的直径，mm ；［τ］为许用切应力，MPa 。对于转轴，初始设计时考虑弯矩对轴强度的影响，可将［τ］适当降低。将上式改写为设计公式 d ≥ []3 33 32.0109550n P A n P =?τ (16.1) 式中，A 是由轴的材料和承载情况确定的常数。见表16.7；P 为轴传递的功率，KW ； n 为轴的转速，r/min ；d 为轴径，mm 。注：1.轴上所受弯矩较小或只受转矩时，A 取较小值；否则取较大值。 2.用Q235、3SiMn 时，取较大的A 值。 3.轴上有一个键槽时，A 值增大4%～5%；有两个键槽时，A 值增大7%～10%。可结合整体设计将由式(16.1)所得直径圆整为按优先数系制定的标准尺寸或与相配合零件(如联轴器、带轮等)的孔径相吻合，作为转轴的最小直径。二、按弯扭组合强度计算轴系结构拟定以后，外载荷和轴的支点位置就可确定，此时可用弯扭组合强度校核。如图16.39(a)，装有齿轮的传动轴，切向力P 作用在齿轮的节圆上，通过齿轮的受力分析(图16.39(b))，可知齿轮作用于轴上的是一个通过轴线并与之轴线垂直的力P 和一个作用面垂直于轴线的力偶PR m = (图16.39(c))。力P 使轴产生弯曲变形(图16.39(d))，力偶PR m =则产生扭转变形(图16.39(e))，所以此轴是弯扭组合变形。分别考虑力P 与力偶m 的作用，画出弯矩图(图16.39(f))和扭矩图(图16.39(g))，其危险截面上的弯矩和扭矩值分别为 l Pab M = T ＝PR m = 危险截面上的弯曲正应力和扭转剪应力的分布情况如图(16.40(a))，由于C 、D 两点是危险截面边缘上的点，扭转剪应力和弯曲正应力绝对值最大，故为危险点，其正应力和剪应力分别为 σ=W M τ= ρ W T

化工设计大作业(课程设计)剖析

化工工艺课程设计任务书设计题目：常压甲醇－水筛板精馏塔的设计设计条件：常压P=1atm（绝压）处理量：20kmol/h 进料组成0.2 馏出液组成0.995 釜液组成0.005 （以上均为摩尔分率）加料热状况q=1.0 塔顶全凝器泡点回流回流比R=(1.1—2.0)R min 单板压降≤0.7kPa 设计要求： 1．撰写一份设计说明书，包括：（1）概述（2）物料衡算（3）热量衡算（4）工艺设计要求（5）工艺条件表 2.绘制图纸 (1)设备尺寸图 (2)管道方位图 (3)部分零件结构图

一概述 1．精馏操作对塔设备的要求和类型㈠对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： ⑴气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 ⑵操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 ⑶流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 ⑷结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 ⑸耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 ⑹塔内的滞留量要小。实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。㈡板式塔类型气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： ⑴结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 ⑵处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 ⑶塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 ⑷压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。筛板塔的缺点是： ⑴塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 ⑵操作弹性较小(约2～3)。 ⑶小孔筛板容易堵塞。 2．精馏塔的设计步骤

轴的强度校核方法

第二章轴的强度校核方法常用的轴的强度校核计算方法进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于传动轴应按扭转强度条件计算。对于心轴应按弯曲强度条件计算。对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表： T τn P A d 0≥[]T T T d n P W T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ

空心轴扭转强度条件为： d d 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 mm n P A d 36.15960 475.2112110min =?== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min ' min =+?=+= 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： mm d d 4.3038*8.08.0' min ===电动机轴综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算：由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。则其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册][7.1][≤1-0σσσ==W M ca

机械可靠性习题

机械可靠性习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

五座中级汽车设计大作业

汽车总体设计 ——五座中级轿车设计学号：*** 姓名：***

前言本次的大作业是进行中级五座轿车的设计，其中的大部分资料就在《汽车设计》课本上得到的，但是有的地方不是特别明确，所以在汽车之家的网站上查询了一些现在关注度比较高的中型车的各项参数，比如大众cc，大众迈腾、别克君越和丰田锐志，对德国车、美国车、日本车的质量尺寸参数都拿来做了参考，选取了一些参数。但是也发现了许多实际参数和课本上不同的地方。比如说对汽车整备质量的计算，课本上表1-3对中型车（发动机排量1.6L-2.5L）人均整备质量值是0.21-0.29t之间，五座轿车的最大整备质量大概就是1.5t左右，但是别克君越的整备质量达到了接近1.8t。相差比较多的还有燃油经济性参数，对发动机排量1.6L-2.5L的汽车百公里燃油消耗量在10-16L/100km，但是在大多数的车型中，燃油消耗量都没有这么大，特别是大众迈腾的百公里燃油消耗量只有6.2L/100km。所以在这次的设计中，我没有完全按照课本上所给公式或是图表中的可取范围值进行设计，比如整备质量和燃油经济性参数都有了一些变动。

一汽车形式的选择 1.1 整车总布置设计的任务 (1) 从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各部件设计提供整车参数和设计要求； (2) 对各部件进行合理布置和运动校核； (3) 对整车性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现； (4) 协调好整车与总成之间的匹配关系，配合总成完成布置设计，使整车的性能、可靠性达到设计要求。 1.2 设计原则、目标（1）汽车的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。（2）选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行（3）应从已有的基础出发，对原有车型和引进的样车进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新车型。（4）涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。（5）力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。 1.3 汽车的轴数和驱动型式因为是轿车不像火车有很大的载重量，所以采用二轴式就可以满足道路法规对轴载质量的需要，而且为了使结构简单、降低制造成本和整备质量，所以本车选择4*2的驱动形式。 1.4 布置形式本次设计采用前置前驱的布置形式。主要是因为前置前驱的轿车前桥轴荷大，有明显的不足转向；动力总成结构紧凑，由于取消了贯穿前后的传动轴，所以车厢内地板中央不会凸起很高，有效的增加了车辆的内部使用空间。