高速圆锥齿轮动特性与可靠性分析

本文对某高速圆锥齿轮传动作了行波振动特性分析。用有限元方法计算了该齿轮的周有频率、离心应力、振动应力;采用改进的两流计数法对各阶振动应力进行数理统计、得到齿轮运行过程的等效应力方块图,再由齿轮材料强度的密度函数建立不稳定变应力的主力——强度干涉模型,用可靠性理论计算出该齿轮在超载疲劳试验载荷谱下的可靠度。     

静态应力—强度模型中概率设计的不可靠度范围

静态应力-强度模型中,零件失效的概率仅与随机变量应力和强度的干涉区有关。本文介绍一种计算零件不可靠度的方法,即在不知道应力和强度分布特征,而仅了解应力强度干涉区中有关信息时,建立求解零件不可靠度的数学模型,利用优化技术,求出不可靠度值的范围,并给出这一优化问题的解答。本文还提出一新的求解零件不可靠度的数学模型,可求出更精确的不可靠度范围。     

随机载荷作用下的零件动态可靠性模型

运用顺序统计量和概率微分方程建立随机载荷作用下的零件动态可靠性模型,并研究零件可靠度和失效率随时间的变化规律。首先,分析随机载荷多次作用时零件的失效过程,从载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立随机载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数。进一步,根据应力—强度干涉理论建立载荷多次作用下的零件可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的零件动态可靠性模型。研究表明,强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率随时间逐渐减小;考虑强度退化或强度退化明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低且较为明显,失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。     

概率设计与干涉理论

在确定了零件可靠度的基础上,就可以进行产品(系统)可靠度预测、可靠度分配、以及零件概率设计等工作。本文仅介绍零件的概率设计及其基础理论——干涉理论,重点介绍了正态强度与应力干涉下可靠度的计算。     

多种失效模式下的机械零件动态可靠性模型

考虑共因失效和随机载荷作用次数对可靠性的影响,建立了零件在多种失效模式下的动态可靠性模型。指出共因失效同样存在于零部件的失效中,运用应力-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下载荷多次作用时的零件可靠性模型以及零件动态可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零件可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明,当零件强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率曲线具有浴盆曲线前两个阶段的特征。     

风电机组变桨减速器的纯灭模型可靠度分析

为分析出各单元在其他某些单元或分系统失效情况下的可靠度,并建立精确的可靠度模型。应用应力-强度分布干涉理论,并基于马尔可夫链和纯灭模型对行星传动中各重要零件单元的可靠度计算进行了分析,再建立行星轮系统的可靠度模型,推导了系统可靠度计算公式,得出风电机组变桨减速器的纯灭模型可靠度计算结果。实例计算分析表明:运用纯灭模型得到的可靠度,比传统方法更接近实际情况,并能从失效概率直观分析薄弱环节零件及其原因。     

不稳定变应力的可靠性计算

一、不稳定变应力和当量循环次数很多机械在生产中都是受不稳定变应力。例如起重机、轧钢机、机床、挖掘机、拖拉机、汽车、飞机、船舶等机械上的零件,在其工作过程中,应力的大小都随机的变化。图1为某汽车传动载荷—时间历程,     

基于载荷-强度干涉模型的零件可靠性分析

分析了随机载荷大小对强度退化的影响,提出考虑强度退化和载荷作用次数的可靠度计算模型。该模型通过计算当量载荷,将随机载荷作用下的强度退化过程等效为确定性载荷作用下的退化过程,得到零件可靠度与载荷作用次数的关系,在此基础上,通过分析不同载荷出现次数与时间的关系,得到多个载荷共同作用下零件可靠度随时间的变化规律。     

应力-强度相关性干涉下的随机安全系数与零件可靠性设计

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,基于零件可靠性计算的相关性干涉模型,建立了应力-强度相关性干涉下的随机安全系数—可靠度计算模型,并给出机械零件的平均安全系数可靠度计算方法.以受拉零件为代表,借助于相关性干涉的联结方程,给出了应力-强度相关性干涉下静强度可靠性设计的通用型求解方法和步骤,通过算例,说明了该模型的有效性、准确性.     

单向相关下的机械零件动态可靠性分析

对于载荷与强度存在相关性的情形,应用传统的应力-强度干涉模型具有一定的局限性。为评估零件在应力与强度单向相关下的动态可靠度,利用Gamma过程来描述随机载荷作用,基于经典的Miner累积损伤理论,推导随着载荷作用而产生的强度不断降低的强度退化模型。结合应力-强度干涉模型,进而建立零件的动态可靠度模型。最后通过算例验证模型的有效性,结果表明,该模型能够有效用于零件在单向相关下的动态可靠性评估。     

基于威布尔分布的疲劳剩余寿命可靠性预测方法

在变应力作用下,机械零件的疲劳寿命为具有分散性的随机变量.威布尔分布是一种连续的概率分布,可以用来描述各种不确定因素对机械零件疲劳寿命的影响.文中用三参数威布尔分布描述零件疲劳寿命的分布规律,建立疲劳剩余寿命的分布模型,并采用解析方法获得疲劳寿命分布参数的点估计值.对在同一应力水平下疲劳剩余寿命的分布规律进行了探讨,结果表明:当前年龄越大,可靠度曲线越陡峭,疲劳剩余寿命的可靠度越低;而年龄越小,疲劳剩余寿命的概率密度曲线越平坦,剩余寿命的分散性越大.     

受规则不稳定变应力的机械零件可靠度计算新方法

运用等效工作时间法，探讨了受规则不稳定变应力的机械零件的疲劳强度可靠性计算问题，提出了一种可靠必计算的新方法。     

机械零件可靠性设计安全系数的简化计算法

在应力强度分布干涉理论基础上,建立了正态分布下零件可靠性设计公式;推导出可靠度意义下的均值安全系数表达式。根据安全系数设计法基本思想,得到了零件可靠性设计的简化计算公式;为零件的可靠性设计提供了方便。     

变载抗断裂的概率计算

本文根据应力-强度模型和断裂力学的理论,给出了在变载荷作用下,裂纹不扩展、给定寿命时不断裂的概率计算公式和给定可靠度时可靠寿命的计算步骤。     

非规则几何体的可靠性仿真分析

根据机械零件的应力-强度干涉理论,运用有限元分析软件MD.NASTRAN,通过对非规则几何体在严重工况下的应力分析,判定零件可靠度是否满足设计要求.     

起重机吊钩等效应力非线性可靠性灵敏度分析

为描述起重机吊钩提升重物非线性时域内等效应力分布规律,改善其设计优化的合理性,考虑多种随机变量,融合有限元法和响应面法进行了吊钩等效应力的可靠性灵敏度分析。通过在非线性载荷下的结构分析,计算出吊钩等效应力的分布情况,选取等效应力最大点作为输出响应对吊钩进行概率分析;在计算点处考虑随机变量的影响,结合响应面拟合蒙特卡洛法计算出吊钩等效应力分布概率和符合设计要求的可靠度,并分析了影响等效应力的随机变量灵敏度。结果表明:吊钩等效应力和安全概率基本符合设计要求;得出了吊钩等效应力分布的主要影响因素是等效载荷,灵敏度概率达到96.19%。     

抗疲劳断裂的可靠度计算

根据断裂力学的理论和应力-强度模型，给出了在变载荷作用下，裂纹不扩展，给定寿命时不断裂的概率计算公式和给定可靠度时可靠寿命的计算方法。     

单向稳定变应力强度计算分析

通用机械零件的疲劳强度按一定变化规律的单向稳定变应力计算的有转轴(循环特性Υ=C)、紧螺栓联接的螺栓(下简称螺栓。最小应力σ_(min)=C)及圆柱螺旋弹簧     

基于神经网络的采煤机截割部可靠性研究

滚筒是采煤机截煤时的主要工作机构,其结构参数及运动参数会直接影响采煤机的工作效率及工作可靠性。基于虚拟样机技术建立了采煤机刚柔耦合模型,通过动力学仿真获得采煤机关键零件等效应力值;仿真不同滚筒转速、牵引速度、滚筒螺旋升角及截线距下截割部摇臂壳体及行星架的等效应力值,获得了滚筒结构、运动参数对采煤机截割部关键零件可靠性的影响趋势;结合神经网络技术,以不同滚筒结构、运动参数下采煤机关键零件的等效应力值作为神经网络训练样本,对螺旋升角优化设计,获得在关键零件应力值最小时的滚筒螺旋升角。该研究为滚筒结构、运动参数的选取提供更为准确的理论依据,具有一定的工程应用价值。     

齿轮强度的可靠性设计

齿轮强度的可靠性设计是从实际情况出发,将所涉及的工程变量如载荷,材料强度及齿轮的几何尺寸都看成是属于某种概率分布的统计量,应用概率论与数理统计及强度理论,推导出在给定的设计条件下轮齿不发生破坏的概率的公式,应用这些公式就可以在给定可靠度下确定零件的主要尺寸。可靠性设计准则为P(强度>应力)≡R(t)≥R (3)其中:P:为强度大于应力的概率;R:所需的可靠度;t:齿轮的使用寿命期的时间或循环次数。上式即表示强度超过应力的概率必须大于或等于预先规定的可靠度。