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第3章机械可靠性设计习题

第3章机械可靠性设计习题
第3章机械可靠性设计习题

表3-1 标准正态分布表

续表3-1

习题

3-1 何为产品的可靠性,何为可靠度?如何计算可靠度?

3-2 何为失效率,如何计算?失效率与可靠度有何关系?

3-3 零件失效在不同失效期具有哪些特点? 可靠性分布有哪几种常用分布函数,试写出它们的表达式。

3-4 可靠性设计与常规静强度设计有何不同?可靠性设计的出发点是什么?

3-5 强度概率设计计算的基本假设有哪几点?

3-6 为什么按静强度设计法为安全的零件,按可靠性分析后会出现不安全的情况?

3-7 已知零件所受应力g(s)和零件强度f(c),如何计算该零件的强度安全可靠度。

3-8 零件的应力和强度均服从正态分布时,试用强度差推导该零件的可靠度表达式。

3-9 零件的强度与材料的强度有什么区别?为什么计算零件的可靠度时要用材料的强度进行修正?

3-10 当强度为正态分布,应力为指数分布时,零件的可靠度应如何计算?

3-11 强度和应力均为任意分布时,如何通过编程方法来计算可靠度,试编写程序。

3-12 零件的疲劳极限线图有何意义?

3-13 迈纳疲劳损伤累积理论是怎样进行疲劳寿命计算的?这种方法有何优缺点。

3-14 机械系统的可靠性与哪些因素有关,机械系统可靠性设计的目的是什么。

3-15 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?

3-16 试写出串联系统、并联系统、串并联系统、后备系统及表决系统的可靠度计算式。

3-17 简述布尔真值表法计算系统可靠度的思想。

3-18 试说明平均分配法的思想和按相对失效概率分配可靠度的计算过程。

3-19 某机械零件服从对数正态分布,其对数均值及对数标准差为μ=15,σ=0.3,求当循环次数N=2×610次时的失效概率。

3-20 现对40台机械设备进行现场考察,其结果如下:

寿命(t/h):0~2000 >2000~4000 >4000~6000 >6000~8000

失效数: 1 1 2 2

尚存数:39 38 36 34 试求t=4000h时该设备的可靠度及不可靠度。

3-21 某产品共150个,现做其寿命试验,当工作到t=20h时有其中50个失效,再工作1h,又有2个失效,试求某产品工作到t=20

小时时的失效率。

3-22 已知某零件的工作应力和强度的分布参数为:

μ=500MPa,

s

σ=50MPa,cμ=600MPa,cσ=60MPa,若应力和强度都是正态分s

布,试计算该零件的可靠度;当为对数正态分布时,试计算其

可靠度。

3-23 已知某轴承受当量动载荷P=107430N,额定动载荷

n=,试计算该轴承C=300000N,要求寿命n L=1000h,145 r/min

的可靠度。若要求R=0.99时,该滚动轴承的寿命是多少?

一个系统有五个元件组成,其联结方式和元件可靠度如题下图所示,求该系统的可靠度?

习题图

机械可靠性设计发展及现状

编订:__________________ 审核:__________________ 单位:__________________ 机械可靠性设计发展及现 状 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-1230-100 机械可靠性设计发展及现状 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高,产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来,随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟,电子产品可靠性的相对稳定,电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟;机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展,美国可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的

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

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

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

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(=-=

机械设备可靠性分析论文

机械设备可靠性分析摘要:机械的可靠性设计在机械设计中具有重要的作用,它对机械是否能够稳定的工作起决定性的作用。本文主要介绍了机械可靠性设计的特点,机械可靠性设计的流程,以及在机械可靠性设计中的常用的可靠性分析方法和设计技术,最后结合最近的机械可靠性的发展,介绍了机械可靠性设计的发展趋势,从而对可靠性技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。 引言:随着科学技术的发展,对产品的要求不断提高,不仅要具有好的性能,更要具有高的可靠性水平。采用可靠性设计弥补了常规设计的不足,使得设计方案更加贴近生产实际。所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史, 以电子产品可靠性设计为先导的可靠性工程迄今发展得比较成熟, 已形成一门独立的学科。相比之下, 机械产品的可靠性设计与研究则起步较晚。所谓机械可靠性,是指机械产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安装误差等因素的影响,使机械产品的系统参数具有固有的不确定性,因此考虑这种固有随机性的可靠性设计技术至关重要。据有关方面统计,产品设计对产品质量的贡献率可达70%~80%,可见设计决定了产品的固有质量特性(如:功能、性能、寿命、安全性和可靠性等),赋予了产品“先天优劣”的本质特性。上世纪60年代, 对机械可靠性问题引起了广泛的重视并开始对其进行了系统研究。虽然国内外都投入了研究力量, 取得了一定的进展,但终因机械产品可靠性涉及的领域太多、可靠性研究的范围大、基础性数据缺乏等原因,机械可靠性设计在工程实际中应用得并不广泛。本文简要介绍了可靠性技术在机械领域中的应用,主要介绍了一些在机械产品设计中应用的较为成熟的可靠性技术和可靠性设计方法,并且结合当今可靠性工程学科的发展,指出了可靠性技术在机械领域中的发展和趋势。 正文:机械产品的可靠性要受到诸多因素的影响,从产品的设计、制造、试验,到产品使用和维护,都会涉及到可靠性间题,也就是说它贯穿于产品的整个寿命周期之内。如何使产品在整个寿命周期内失效率最小,有效度高,维修性好,经济效益大,经济寿命长,是我们对产品进行可靠性设计的根本目的。机械产品的可靠性设计并不是一种崭新的设计方法, 而是在传统机械设计的基础上引入以概率论和数理统计为基础的可靠性设计方法。这样的设计可以更科学合理地获得较小的零件尺寸、体积和重量, 同时也可使所设计的零件具有可预测的寿命和失效率, 从而使产品的设计更符合工程实际。 目前在机械工程中可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方面。现代生产的经验表明,在设计、制造和使用的三个阶段中,设计决定了产品的可靠性水平,即产品的固有可靠性,而制造和使用的任务是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础,但是试验不能提高产品的可靠性,只有设计才能决定产品的固有可靠性。图1所示为三者的关系。 图1 机械产品与可靠性关系框图 机械产品的设计,它包括整机产品的设计和零部件的设计。整机产品可将其作为一个系统进行设计,设计的方式主要有两种,第一种是根据零部件的可靠性预测结果,计算产品系统的可靠性指标,这就是系统的可靠性预测,其结果满足指标要求即可。如果不能满足要求,就要按第二种方式

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

机械可靠性结构强度计算

脆断体(高、低周疲劳)的剩余寿命计 算 课程名称:机械结构强度与可靠性设计 专业:机械设计及理论 年级:2013级 完成时间:2014-05-02

文章是对脆断体(高周疲劳和低周疲劳)的剩余寿命计算的一个综述。对 于机械零件的寿命计算,尤其是对于断裂件(含裂纹体)的剩余寿命计算,正确估算裂纹体的剩余疲劳寿命估算,能够有效的保证重要零件的合理检修要求,能够很好的创造好经济条件。一般对于高周疲劳,无裂纹寿命N 1是主要的,它占了总寿命N (N=N 1+N c )中的主要部分,而裂纹扩展寿命N c 短,因此高周疲劳中往往只按初始裂纹尺寸来估算N e 值。但对于低周疲劳中总寿命中N c 占主要部分,N 1 很小。与疲劳裂纹扩展速度相关的物理量有应力强度因子幅值ΔK I 和其他量。疲劳裂纹的扩展速度:疲劳条件下的亚临界裂纹扩展速率是决定零部件疲劳破坏寿命的特性指标之一。 剩余寿命的时间是指初始裂纹a 0到临界裂纹尺寸a c 的时间。零件在变应力作用下,初始裂纹a 0会缓慢产生亚临界扩展,当它达到临界裂纹尺寸a c 时,就会发生失稳破坏。裂纹体在变应力作用下的裂纹扩展速率与应力场裂纹尺寸和材料特性的关系。ΔK I —控制疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量,试验指出控制盘疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量是应力强度因子幅值ΔK I 。da/dN 与ΔK I 的关系曲线表明了材料在无害环境中疲劳裂纹的扩展速度与应力强度因子幅值的关系。 ① 区间I : da/dN=0处,有ΔKth ,称为界限应力强度因子幅值。 当ΔK I ≤ΔKth 时,裂纹不扩展,稳定状态 当ΔK I ≥ΔKth 时,裂纹开始扩展,ΔKth 是判断构件是否会发生裂纹亚临界扩

(完整版)机械优化设计试卷期末考试及答案

第一、填空题 1.组成优化设计的数学模型的三要素是 设计变量 、目标函数 和 约束条件 。 2.可靠性定量要求的制定,即对定量描述产品可靠性的 参数的选择 及其 指标的确定 。 3.多数产品的故障率随时间的变化规律,都要经过浴盆曲线的 早期故障阶段 、 偶然故障阶段 和 耗损故障阶段 。 4.各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈 下降趋势 。 5.建立优化设计数学模型的基本原则是在准确反映 工程实际问题 的基础上力求简洁 。 6.系统的可靠性模型主要包括 串联模型 、 并联模型 、 混联模型 、 储备模型 、 复杂系统模型 等可靠性模型。 7. 函数f(x 1,x 2)=2x 12 +3x 22-4x 1x 2+7在X 0=[2 3]T 点处的梯度为 ,Hession 矩阵为 。 (2.)函数()22121212,45f x x x x x x =+-+在024X ??=????点处的梯度为120-?? ????,海赛矩阵为2442-???? -?? 8.传统机械设计是 确定设计 ;机械可靠性设计则为 概率设计 。 9.串联系统的可靠度将因其组成单元数的增加而 降低 ,且其值要比可靠 度 最低 的那个单元的可靠度还低。 10.与电子产品相比,机械产品的失效主要是 耗损型失效 。 11. 机械可靠性设计 揭示了概率设计的本质。 12. 二元函数在某点处取得极值的充分条件是()00f X ?=必要条件是该点处的海赛矩阵正定。 13.对数正态分布常用于零件的 寿命疲劳强度 等情况。 14.加工尺寸、各种误差、材料的强度、磨损寿命都近似服从 正态分布 。 15.数学规划法的迭代公式是 1k k k k X X d α+=+ ,其核心是 建立搜索方向, 模型求解 两方面的内容。 17.无约束优化问题的关键是 确定搜索方向 。 18.多目标优化问题只有当求得的解是 非劣解 时才有意义,而绝对最优解存在的可能性很小。 19.可靠性设计中的设计变量应具有统计特征,因而认为设计手册中给出的数据

机械可靠性习题

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

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(=-=

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

实现机械工程的可靠性优化设计参考文 本 使用指引:此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。 自改革开放之后,中国的工程机械行业得到了前所未 有的发展,经过30多年的不懈努力,机械工程制造业取得 了巨大的发展成果,在国民经济中占有很大的比重。在机 械工程行业里面,对其可靠性进行优化设计是十分必要 的。在本文中,深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的 问题,以便参考。 现代社会,科学技术的发展已不可同日而语,人们不 仅对多功能产品的强烈需求,还希望多功能产品的各项能 力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的,促使了产 品产品的可靠性优化设计应运而生,从其概念的产生到如 今,得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的

设计时,需要把可靠性理论和技术融合起来,并依据具体的要求,可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间,增加成本和性能的前提下,使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科,多技术的新兴技术,所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法 这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定,并且让产品在额定的使用期限内,不会因为产品的结构发生变化,参数变动,系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的,它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠,这是它的基本原理,其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的

机械设计考试试题及答案汇总

考试科目: 机 械 设 计 考试时间: 120分钟 试卷总分 100分 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 评卷 教师 一、简答题 (本大题共4小题,总计26分) 1、 齿轮强度计算中,有哪两种强度计算理论?分别针对哪些失效?若齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是什么? (6分) 齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算,齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。 齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计,校核齿根的弯曲疲劳强度。 2、连接螺纹能满足自锁条件,为什么还要考虑防松?根据防松原理,防松分哪几类?(8分) 因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时,螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失,不再满足自锁条件。这种情况多次重复,就会使联接松动,导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此,在设计螺纹联接时,必须考虑防松。根据防松原理,防松类型分为摩擦防松,机械防松,破坏螺纹副关系防松。 3、联轴器和离合器的功用是什么?二者的区别是什么?(6分) 得 分

联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是:用联轴器联接的两轴在工作中不能分离,只有在停机后拆卸零件才能分离两轴,而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。 4、链传动产生动载荷的原因是什么?为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距?(6分) 小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。 二、选择题 (在每题若干个选项中选出正确的选项填在横 线上。 本大题共12小题,总计24分) 1、当两个被联接件之一太厚,不易制成通孔且需要经常拆卸时,往往采用 B 。 A .螺栓联接 B .双头螺柱联接 C .螺钉联接 2、滚动轴承中,为防止轴承发生疲劳点蚀,应进行 A 。 A. 疲劳寿命计算 B. 静强度计算 C. 极限转速验算 3、阿基米德蜗杆的 A 参数为标准值。 A. 轴面 B. 端面 C. 法面 4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z 1<Z 2 , b 1>b 2,其齿面接触应力的大小为 A 。 得 分

机械可靠性设计发展及现状详细版

文件编号:GD/FS-3657 (安全管理范本系列) 机械可靠性设计发展及现 状详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑:_________________ 单位:_________________ 日期:_________________

机械可靠性设计发展及现状详细版 提示语:本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中,有效利用生产资源,经济合理地进行生产活动,以达到实现简化管理过程,提高管理效率,实现预期的生产目标。,文档所展示内容即为所得,可在下载完成后直接进行编辑。 随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高,产品的可靠性也越来越成为产品竞争的焦点。产品的可靠性是设计出来的,生产出来的,管理出来的。可靠性设计是使产品的可靠性要求在设计中得以落实的技术。可靠性设计决定了产品的固有可靠性。 所谓可靠性是指“产品在规定时间内,在规定的使用条件下,完成规定功能的能力或性质”。可靠性的概率度量称为可靠度。长期以来,随着电子技术的发展和电子产品可靠性理论的成熟,电子产品可靠性的相对稳定,电子产品的可靠性试验技术已经发展的相对成熟;机械可靠性试验技术则由于存在理论难题而发展相对较慢。为了机械可靠性的切实发展,美国

可靠性分析中心一直坚持鼓励其组织机构广泛收集机械产品可靠性数据。同时美国可靠性分析中心在提到的关于将来安全相关技术发展备选课题,在可靠性领域中把机械可靠性作为三大课题( 另外两个是加速试验和软件可靠性) 之一。机械可靠性试验技术是机械可靠性技术中一个关键的问题,因此被广泛关注。 机械可靠性试验的发展 自1946 年Freuenthal在国际上发表“结构的安全度”一文以来,可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。上世纪60 年代,对机械可靠性问题引起了各国广泛重视并开始对其进行了系统研究,其中美国、前苏联、日本、英国等国家对机械产品可靠性进行了深入研究,并在机械产品可靠性理论研究和实际应用方面取得了相当进展: 1.1.20世纪40年代,德国在V-1火箭研制中,

机械可靠性设计单元测试题

机械可靠性设计单元测试题(1) 1.将某规格的轴承50个投入恒定载荷下运行,其失效时的运行时间及失效数如下表所示,试求该规格轴承工作到和250h 时的故障密度()250f 和可靠度()250R 。 2.某系统的平均无故障工作时间为1000h ,若该系统2000h 的工作期内需要有备件更换。现有4个备件,问系统能达到的可靠度是多少? 3.对95个某型号的溢流阀做寿命试验,在完成110小时试验时失效5个溢流阀。若其失效率为常数,试计算其平均寿命和可靠度()350R 。 4.某零件的故障率为: 5.133) 6.0102(105)(-??=--x x λ 试求故障密度函数和可靠度函数。 5.描述某元件的物理量x 为随机变量,它的均值600=u ,标准差50=σ。故障密度函数()x f 图形具有关于轴线x=u 对称且x 轴为()x f 的渐近线,当x=u 时()x f 为最大值,σ-=u x 处图形凹凸性发生改变。求随机变量500=x 时累积概率分布()x F 为多少?

机械可靠性设计单元测试题(2) 1.已知一拉杆的拉伸载荷()P P P σ,=()2000,30000P N ,拉杆材料屈服极限()s s s σσσσ,=()2.12,1076s σMPa ,拉杆直径()d d d σ,=()02.0,4.6d mm 。试计算此杆的可靠度。 2.拉杆承受的轴向载荷()P P P σ,=()1500 ,80000P N ,拉杆直径()d d d σ,=()8.0,35d mm ,拉杆长度()L L L σ,=()64,6400 L mm ,弹性模量()E E E σ,=()3200,210000 E MPa 。试计算拉杆伸长量λ的分布值()λσλλ,。 3.工程师想设计一种新零件,根据应力分析得知,零件中的拉应力服从正态分布,其均值为241.2 MPa ,标准差为27.6 MPa 。制造过程中产生的残余压应力也服从正态分布,其均值为68.9 MPa ,标准差为10.4MPa 。由零件的强度分析可知,强度服从正态分布,均值为344.6 MPa ,但对影响强度因素产生的变化尚不消楚。试问,为确保零件的可靠度不低0.999,强度的标准差的最大值为多少? 4.已知强度r 和应力s 是对数正态分布的,并具有下列参数MPa r 150=,MPa s 100=,MPa r 15=σ。试问强度的最大允许标准差为多大,方能使可靠度不低于0.999。 5.已知一零件强度服从正态分布,其均值为100MPa ,标准差为10MPa ,作用于零件上的工作应力为指数分布,其均值为50MPa ,试求零件的可靠度。 6.已知在一种发动机零件中的应力是正态分布的,其均值为350MPa ,标准差为40MPa 。材料强度的分布也是正态分布的,其均值加820 MPa ,标准差加80 MPa 。试计算此零件的可靠度。假设材料的热处理不好,且环境温度有较大变化,使零件强度的标准差增大到150MPa ,试求零件的可靠度。

机械可靠性设计

基于鞍点估计的机械零部件可靠性灵敏度分析 摘要 对机械结构来说,可靠性指标一般随材料特性、几何参数、工作环境等不确定性因素变化而减弱,所以结构的可靠度、灵敏度就显得尤为重要,对机械零部件可靠性灵敏度的分析也是亟不可待。 本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点,能有效解决统计资料或实验数据较少而难以确定设计变量的分布规律的问题。将可靠性设计理论、灵敏度分析技术与鞍点逼近理论相结合,以前面可靠性数学模型为基础,系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式,讨论了基于鞍点估计法的机械零部件可靠性灵敏度计算问题,为进一步分析机械零部件的可靠性稳健设计奠定了理论基础。 关键词:不确定性鞍点灵敏度可靠性 第一章绪论 1.1机械可靠性设计理论研究进展 很早以来人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量问题,这只是靠人们的经验评定产品可靠还是不可靠,并没有一个量的标准来衡量;从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性再到非概率可靠性以及最近提出的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性,表明定量衡量产品质量问题的理论方法从产生到现在已有了长足的发展;对于复杂结构的复杂参数由单纯的概率非概率可靠性分析方法发展到可靠性灵敏度分析的各种分析方法,使得这一理论日续丰富和完善,并深入渗透到各个学科和领域。可靠性当今已成为产品效能的决定因素之一,作为一个与国民经济和国防科技密切相关的科学,未来的科技发展中也必将得到广泛的研究和应用。 20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析,已标志着结构可靠性理论研究的初步开始。20世纪40年代以来,机械可靠性设计理论有了长足的发展,目前为止己

最新可靠性设计试卷(机械一组)

2016可靠性设计试卷(机械一组) 一、选择题(每个2分,共15题) 1、以下哪个不是可靠性工程重要性的主要表现:(B) A、高科技的需要 B、文化实力的需要 C、经济效益的需要 D、政治声誉的需要 2、指数分布的一个重要性质是:(A) A、无记忆性 B、线性 C、有记忆性 D、非线性 3、某电子设备有同型号电阻5个,同型号电容10个,同型号电感3个,电位器1个,同型号二极管2个,晶体管1个。该型号的电阻MTBF(平均故障间隔时间)为10000h,该型号的电容MTBF为6000h,该型号的电感MTBF为8000h,电位器MTBF为4000h,该型号的二极管MTBF为5000h,晶体管MTBF为5000h,用产品相似估计法预计的该电子设备的MTBF为:(C) A、0.003h B、0.001h C、294.84h D、960h 4、对可靠性实验叙述错误的是()。答案:A A、可靠性实验是实验室的实验 B、环境应力筛选试验不能提高产品固有可靠性,但通过改进设计和工艺等可以提高产品的可靠性水平 C、可靠性增长试验是通过发现故障、分析和纠正故障以及对纠正措施的有效性而进行验证以提高产品可靠性水平的过程 D、可靠性测定试验的目的是通过试验测定产品的可靠性水平 5、可靠性的主要指标有()答案:D A、可靠度与不可靠度 B、故障密度函数 C、故障率 D、以上都是

6、可靠性研究的重点在于延长()答案:B A、早期工作期 B、正常工作期 C、损耗时期 D、磨合时期 7、寿命试验的用途有哪些?()答案:D A、可靠性测定 B、可靠性验证 C、可靠性鉴定 D、以上都是 8、FMEA(故障模式影响分析)是一种______C_____的失效因果关系的分析程序,旨在不漏掉一个后果严重的故障模式。FMEA是一种___________分析手段。它使用统计表格来进行分析,可不使用数学工具。 A、自上而下定量 B、自下而上定量 C、自下而上定性 D、自上而下定性 9、设有一可修复的电子产品工作10000h,累计发生4次故障,则该产品的MTBF 约为_________。答案:A A、2500h B、2000h C、2400h D、9600h 10、产品可靠性与________无关。答案:A A、规定概率 B、规定条件 C、规定时间 D、规定功能 11、评定产品基本可靠性时应统计的故障是________。答案:B A、发生在任务期间的故障 B、寿命期间的所有故障 C、修理时发生的故障 D、危机任务完成的故障

机械可靠性设计复习题

1. 简述正态分布曲线特点? 2. 威布尔分布的形状参数和尺寸参数不变,位置参数变化时,威布尔曲线将如何变化?并 说明其变化代表了产品可靠性的特点? 3. 强度与应力均服从正态分布时,零件的可靠度如何确定? 4. 简述AGREE 分配法的方法? 5. 什么是割集、最小割集、路集、最小路集? 6. 为了考核某电机厂的产品质量,经随机抽样,选出80台电机,在给定的条件下进行可 靠性试验,记录数据见下表。 试求:① 该产品工作1500小时的可靠度观测值; ② 该产品工作1500小时的累积失效概率观测值; ③ 该产品在1000~1500小时内的平均失效概率密度观测值; 7. 某汽车零件,其应力与强度均服从正态分布,即(μS ,σS )=(912,31.8)MPa , ( μδ,σδ)=(1076,42.2)MPa ,求该零件的可靠度R 。 8. 松螺栓联结,M12螺栓(车制d 1=10.106mm ),材料Q235,4.6级(强度MPa S 5.272=, 变异系数06.0=S ν),设螺栓允许的偏差d d 015.0±=?,承受载荷F=(7000±700)N ,求此时的可靠度。 9. 系统由3个子系统串联而成,第一个子系统由单元1、2、3组成2/3表决子系统,第二 个子系统由单元4、5串联组成,第三个子系统由单元6、7、8并联,设每个单元的可靠度相同,R=0.95,求系统的可靠度。 10. 系统可靠性逻辑框图如下所示,求(1)系统故障树;(2)求系统的最小割集。(8分)

1. 用图解法求21x x 、,使目标函数()524212221+--+=x x x x X F 最大和最小,并满足 约束条件: ()()()()00 220 42413122211≥=≥=≤--=≤-+=x X g x X g x x X g x x X g 2. 何谓梯度?它具有什么性质? 3. 何谓函数极值点?它存在的条件是什么? 4. 迭代法的基本思想是什么?常用的终止准则有哪些? 5. 复合形法的基本思想是什么? 6. 函数()1422+-=x x X F 在初始区间[0.5,2]上为单峰函数,利用黄金分割法求得42 7.1,073.111==b a ,对应的函数值为6353.0,9893.021-=-=F F ,试继续迭代运算,求函数极小值点,精度值6.0=ε 7. 目标函数()22212122x x x x X F ++=,由点[]T k X 2,1=出发,沿负梯度方向作一维搜索,求最优步长因子k α

机械可靠性结构度计算

机械可靠性结构度计算

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成绩研究生*** 评卷人学号*** 脆断体(高、低周疲劳)的剩余寿命计 算 课程名称:机械结构强度与可靠性设计 专业:机械设计及理论 年级:2013级 完成时间:2014-05-02 注:研究生必须在规定限期内完成课程论文,并用A4的纸张 打印,加此封面装订成册后,送交评审教师。教师应及时评定 成绩,并在课程结束后十天内评卷完毕。及时填写《三峡大学 研究生考试成绩登记表》,并签名。其试卷、试卷和成绩登记 表一并送交:属研究生公共课程(含学位课和选修课),送交 研究生处培养办;属院(系)开设的专业基础课和专业课,送 交开课的所在院(系)。

文章是对脆断体(高周疲劳和低周疲劳)的剩余寿命计算的一个综述。对于机械零件的寿命计算,尤其是对于断裂件(含裂纹体)的剩余寿命计算,正确估算裂纹体的剩余疲劳寿命估算,能够有效的保证重要零件的合理检修要求,能够很好的创造好经济条件。一般对于高周疲劳,无裂纹寿命N1是主要的,它占了总寿命N(N=N1+N c)中的主要部分,而裂纹扩展寿命N c短,因此高周疲劳中往往只按初始裂纹尺寸来估算N e值。但对于低周疲劳中总寿命中N c占主要部分,N1 很小。与疲劳裂纹扩展速度相关的物理量有应力强度因子幅值ΔK I和其他量。疲劳裂纹的扩展速度:疲劳条件下的亚临界裂纹扩展速率是决定零部件疲劳破坏寿命的特性指标之一。 剩余寿命的时间是指初始裂纹a0到临界裂纹尺寸a c的时间。零件在变应力作用下,初始裂纹a0会缓慢产生亚临界扩展,当它达到临界裂纹尺寸a c时,就会发生失稳破坏。裂纹体在变应力作用下的裂纹扩展速率与应力场裂纹尺寸和材料特性的关系。ΔK I—控制疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量,实验指出控制盘疲劳裂纹扩展速度的主要力学参量是应力强度因子幅值ΔK I。da/dN与ΔK I的关系曲线表明了材料在无害环境中疲劳裂纹的扩展速度与应力强度因子幅值的关系。 ①区间I:da/dN=0处,有ΔKth,称为界限应力强度因子幅值。 当ΔK I≤ΔKth时,裂纹不扩展,稳定状态

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