27m3矿用挖掘机斗杆结构有限元分析21设计

1、装载机系统可靠性分析与优化的意义装载机是为我国十五和 2015 年长期规划中基础工业和基础设施建设服务的一种技 术装备，它广泛应用于国民经济的众多领域，推动国家建设事业的发展。 经过 近 四 十年的努力，我国装载机行业已有较大发展，但产品水平、规模和企业素质与发达 国家相比，从整体上分析要差十五年左右，特别是大型装载机差距更大，与国民经济发展目 标和世界科学技术飞速发展相比，远未改变的局面，相反在技术上有进一步拉大的趋势。 国产装载机以价格低，能满足一般土石方工程铲业要求的特点，在国内市场的占有率约为 90%1,1.国产装载机的价格仅为卡特彼勒、小松同类机型的 1/3，故在普通工有较强的竞争短

2、,JL 乎没有一力，但在国内重点土石方 1席之地，均被国外产品所因可靠性差、。近几年由于国产装载机的价格优势，每年约有近加 0 台出口，约占总产量的 1.5%。因此可以说，国内市 场的特点是厦点工国产机进不去，搬工进口机卖不动。 上述说明，在结构性能和结构 件加工能力方面，国产装载机行业进步较快，已接近国外先进水平，但在发、主要传动件方面， 因故障率高制约了产品总体质量和技术水平的提高。 尽管每年有不少新产品问世，但它们的传动部 分大同小异，因而质量水平也大同小异。 因此，选用技术性能先进的传动系统，淘汰不符合国家有关 标准的、落后的传动件将是提高装载机产品质量的关键。 装 载 机 系统的模糊

3、可靠性分析是将装载机作为一个系统进行研究，用系统的观点和方法 对各子系统的可靠性进行分析，合理分配可靠度，使系统的可靠度得以优化配置，从而提高整机 的可靠性。 轮边器的可靠性优化设计是采用可靠性优化设计这一现代设计方法，使装载 机轮边器这一关键的可靠性得以保证，使传统设计方法的固有缺陷得以克服。 由于 可 靠 性对装载机市场竞争力的重要性，国内外学术界和工业界都很重视这方面的研究。 发达国家在理论上不断推陈出新，在实践中，积累了丰富的经验，打下了坚实的基础，使其产品 可靠性大大领先其他国外。 同时，我国在该领域，理论上还不完善，实践中缺乏大量基础性 工作的支持，产品可靠性。1-2 可靠性研究的

4、发展和研究内容 、可靠性学科的产生与发展概况 第二 次期呵，德国在改进其 v- I 和 v-I t 火箭性能时就提出了可靠性的概念。的海、陆、等部门，由于其技术装备经常发生故障而不能有效利用，于 1945 年至 1950 年 进行了大量的关于可靠性方面的研究。派往前线的飞机有 B0%不能起飞，电子仪 广西大器使用时 50%发生故障，轰炸机上电子装置的正当时，学常工作时间平均只有 20 小时，舰艇上的电子 装置在使用初期有 70%发生故障。电子装置的高故障率引起了人们的高度重视，从而促进了可靠 性研究首先在电子学领域得到快速发展。195 4 年在 纽约成立了第一个国家可靠性，英国、前、等国家相继

5、从 20 世纪 50 年代末开始了可靠性研究工作。 第一 阶 段 (1943 至 1958 年)，主要描述了建立在指数分布规律基础上的平均的概率统计 特性。 研究认为，产品故障的发生及其原因是随机事件，具有不可避免性。 第二 阶 段 (1958 至 1968 年)，可靠性研究的特点是，大力开展了实际可靠性的试验评估，以 及可靠性信息的收集和处理工作。 经过这一阶段的研究，使可靠性研究工作从电子领域扩展到了 机械领域，从军事部门扩展到了民用部门。 196 8 年 以 后是可靠性发展的第三阶段。 在这一阶段，可靠性数学理论得到了进一步的发展， 并使其与技术学科紧密结合，形成了可靠性试验方法与数据处

6、理方法;颁布了有关可靠性标准。 建立了预防维修体系和可靠性管理机构，并使可靠性的教育更加普及。我国 自 1950 年以来，原机械工业部有关对可靠性进行了研究，了可靠性与环境 试验和国外电子产品可靠性与环境试验两种。 以后又在广州设立了环境试验。自 1978 年开放以来，我国的可靠性研究得到了大力发展，许多行业相继设立了可靠性专业 组织，制定了相应的可靠性标准，加强了产品可靠性考核与管理工作。 经过 20 多年的努力，我国工程机械领域在产品可靠性研究方面取得了较大的成绩。 对批量生产的工程机械产品制定相应的可靠性指标和可靠性试验标准，高等院校的相关专业开设了可靠 性课程并进行专题研究，从而促进了

7、工程机械产品质量的不断提高。 二 、 可 靠性研究的内容可靠 性 学 科研究领域十分广阔，分为三个基本方面，即:可靠性基础理论、可靠性工程和可 靠性管理。 可靠 性 基 础理论包括可靠性数学和失效学两个领域。 概率论与数理统计是可靠性研究的理论 基础。 可靠 性 工 程和可靠性管理包括:1.可靠性指标的确定与分配;2.可靠性:3.可靠性设计; 4 制造可靠性;5.可靠性试验:6.可靠性鉴定;7.使用可靠性;8.可靠性管理。 随着 科 学 技术的发展，工程机械产品的技术水平不断提高，用户对产品的可靠性要求也越来 越高，产品的可靠性水平直接影响着用户的经济效益，并成为产品竞争力的关键。 因此，工

8、程机械可靠性理论研究将受到越来越高的重视，可靠性研究也将更加深入。机械系统可靠性设计 与传 统 设 计方法相比，可靠性设计有其自身的特点。 在传统设计中，认为应力、强度、安全 系数等是确定性的单值变量:而在可靠性设计中，将相应的变量处理成量，并服从 广西大学器使用时50%多值的随发生故障，轰炸机上电子装置的正常工作时间平均只有 20 小时，舰艇上的电子 装置在使用初期有 70%发生故障。电子装置的高故障率引起了人们的高度重视，从而促进了可靠 性研究首先在电子学领域得到快速发展z 195 4 年在 纽约成立了第一个、等国家相继从 20 世纪国家可靠性，英国、前50 年代末开始了可靠性研究工作。第

9、一 阶 段 (1943 至 1958 年)，主要描述了建立在指数分布规律基础上的平均的概率统计特性。 研究认为，产品故障的发生及其原因是随机事件，具有不可避免性。 第二 阶 段 (1958 至 1968 年)，可靠性研究的特点是，大力开展了实际可靠性的试验评估，以 及可靠性信息的收集和处理工作。 经过这一阶段的研究，使可靠性研究工作从电子领域扩展到了 机械领域，从军事部门扩展到了民用部门。196 8 年 以 后是可靠性发展的第三阶段。 在这一阶段，可靠性数学理论得到了进一步的发展， 并使其与技术学科紧密结合，形成了可靠性试验方法与数据处理方法;颁布了有关可靠性标准。 建立了预防维修体系和可靠性

10、管理机构，并使可靠性的教育更加普及。 我国 自1950 年以来，原机械工业部有关对可靠性进行了研究，了可靠性与环境 试验和国外电子产品可靠性与环境试验两种。 以后又在广州设立了环境试验。 自 1978 年改革开放以来，我国的可靠性研究得到了大力发展，许多行业相继设立了可靠性专业 组织，制定了相应的可靠性标准，加强了产品可靠性考核与管理工作。经过 20 多年的努力，我国工程机械领域在产品可靠性研究方面取得了较大的成绩。 对批量 生产的工程机械产品制定相应的可靠性指标和可靠性试验标准，高等院校的相关专业开设了可靠 性课程并进行专题研究，从而促进了工程机械产品质量的不断提高。 二 、 可 靠性研究的

11、内容 可靠 性 学 科研究领域十分广阔，分为三个基本方面，即:可靠性基础理论、可靠性工程和可 靠性管理。 可靠 性 基 础理论包括可靠性数学和失效学两个领域。概率论与数理统计是可靠性研究的理论 基础。 可靠 性 工 程和可靠性管理包括:1.可靠性指标的确定与分配;2.可靠性:3.可靠性设计; 4 制造可靠性;5.可靠性试验:6.可靠性鉴定;7.使用可靠性;8.可靠性管理。 随着 科 学 技术的发展，工程机械产品的技术水平不断提高，用户对产品的可靠性要求也越来 越高，产品的可靠性水平直接影响着用户的经济效益，并成为产品竞争力的关键因素。 因此，工 程机械可靠性理论研究将受到越来越高的重视，可靠性

12、研究也将更加深入。机械系统可靠性设计 与传 统 设 计方法相比，可靠性设计有其自身的特点。 在传统设计中，认为应力、强度、安全 系数等是确定性的单值变量:而在可靠性设计中，将相应的变量处理成多值的随量，并服从 广西大学一定的概率统计分布。 在计算方法上，传统设计采用确定性的计算公式，而可靠性设计采用非确 定性的计算公式。 在设计准则方面，传统设计以确定的许用应力和安全系数为准则;而在可靠性 设计中，是以强度大于应力的概率为准则。 即，传统设计是一种确定性的，以静态数据为基础的 经验设计;可靠性设计则是一种非确定性的，以统计数据和概率论为基础的合理设计。 系统 可 靠 性设计，指的是整机系统可靠

13、性的总体设计。 设计奠定可靠性，说明整机系统的可 靠性设计，是决定整机系统能否优生，能否保证可靠性水平的关键。 整机系统的可靠性设计是以 现场实际使用条件和使用要求为依据，以保证和提高整机系统在现场使用条件下顺利完成规定功 能的能力为目的。 然而，可靠性设计的出发点是从如何满足经过论证的可靠性指标开始。 整机 系 统 的可靠性设计是整机系统总体工程设计的组成部分，它与整机系统的结构设计紧密 相连相互交错。 可靠性设计指标是一个独立的要求，是保证整机系统质量与可靠性水平的重要的 技术指标。 然而，对整机系统的可靠性设计方案与可靠性设计的各项要求，又是寓于整机系统的 结构中的。 因此，要设计一个先

14、进的装备，不仅要有先进的功能与性能的总体方案，还要有一个 完善的可靠性设计总体方案。 事实证明，整机系统有无可靠性设计总体方案，以及可靠性方案成 功与否，是决定整机系统成败的关键，无论是从节省人力、物力、降低成本方面看，还是从 加速试制进度，保证产品质量与可靠性水平方面看，都有特别重要的意义。机械系统模糊可靠性设计 以概 率 论 与数理统计为数学基础的可靠性设计，一般称之为常规可靠性设计或普通可靠性设计，它研究工程设计中存在的随机现象，本质上把工程设计中的设计变量处理成多值随量， 从而对系统的有关参数和指标予以概率意义上的设计，把传统的设计扩展到一个新水平。 然而，可靠性设计存在随机现象的同时

15、，还存在大量的模糊现象。 例如经抽象简化的基本支座模型有三 类:固定端、简支端和端，自由端有明确的定义，容易识别，但对固定端、简支端就没有明 显的界限，对滑动轴承而言，轴承较宽则假设为固定端，轴承较窄则假设为简支端，这里的较 宽和较窄都是模糊概念。八十年代后期，国内外有关认识到常规可靠性设计理论的局 限性。 常规 可 靠 性设计理论的局限性主要表现在以下几个方面: 首先 ， 常 规可靠性设计理论是建立在普通集合论和二值逻辑基础上的。 其次 ， 常 规可靠性设计理论事物的复杂化与梢确描述事物性质和状态的。 最后 ， 常 规可靠性设计理论缺乏必要的数据。 随着 各 种 新型复杂系统的建立与工程项目

16、的实施，常规可靠性设计理论与工程实践的日 益突出。 由于常规可靠性设计理论对处理模糊现象 为力，迫使人们将模糊数学和常规可靠性 设计结合起来。 模糊 随 机 可靠性设计是以模糊数学、常规可靠性设计理论为基础，同时考虑系统中的模糊现 象和随机现象而设计理论和方法。 模糊随机可靠性设计可简称为模糊可靠性设计。广西大学一定的概率统计分布。 在计算方法上，传统设计采用确定性的计算公式，而可靠性设计采用非确 定性的计算公式。 在设计准则方面，传统设计以确定的许用应力和安全系数为准则;而在可靠性 设计中，是以强度大于应力的概率为准则。 即，传统设计是一种确定性的，以静态数据为基础的 经验设计;可靠性设计则

17、是一种非确定性的，以统计数据和概率论为基础的合理设计。 系统 可 靠 性设计，指的是整机系统可靠性的总体设计。 设计奠定可靠性，说明整机系统的可 靠性设计，是决定整机系统能否优生，能否保证可靠性水平的关键。 整机系统的可靠性设计是以 现场实际使用条件和使用要求为依据，以保证和提高整机系统在现场使用条件下顺利完成规定功 能的能力为目的。 然而，可靠性设计的出发点是从如何满足经过论证的可靠性指标开始。 整机 系 统 的可靠性设计是整机系统总体工程设计的组成部分，它与整机系统的结构设计紧密 相连相互交错。可靠性设计指标是一个独立的要求，是保证整机系统质量与可靠性水平的重要的 技术指标。 然而，对整机系统的可靠性设计方案与可靠性设计的各项要求，又是寓于整机系统的 结构中的。 因此，要设计一个先进的装备，不仅要有先进的功能与性能的总体方案，还要有一个 完善的可靠性设计总体方案。 事实证明，整机系统有无可靠性设计总体方案，以及可靠性方案成 功与否，是决定整机系统成败的关键，无论是从节省人力、物力、降低成本方面看，还是从 加速试制进度，保证产品质量与可靠性水平方面看，都有特别重要的意义