机械零件设计中如何确定合理的安全系数

1、在精密机械零件的设计中， 氯_ _ _ _ _ _ _ _ _ _=r _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _然而，传统设计中选择安全系数的方法不够科学。 介绍了根据零件的可靠性通过计算确定合理安全系数的方法。安全系数用n表示，与材料强度极限相关的安全系数用n表示，依此类推。从图1可以看出，当L 0(即L建议)时，有必要研究函数(L建议)的情况。因为l和几个具有正态分布的特征，根据概率代数运算的特征，(l-劝)也符合

2、正态分布的规律。 1。安全系数的简单数学公式(建议l的平均值是(l-输入)的标准偏差D (:_:)。众所周知，从概率论的角度来看，所有的设计参数都是随机变量，并且假设它们的误差分布符合正态分布规律，所以即使在传统设计中使用大于1的安全系数，从安全的角度来说，我们指的是在一定的使用条件下和一定的时间内，设计零件的失效概率小于预先规定的值。零件的承载能力L与实际载荷之间的关系如图1所示，两条曲线的重叠部分(图中阴影部分)表明可能存在L的情况，此时存在失效的可能性。(2)公式中，刀和：刀分别代表零件承载能力和实际载荷的标准偏差。(l-in)的分布曲线如图2所示。具有负值的曲线下部区域(图中阴影部分)

3、表示可能发生故障的概率。根据这个神奇的公式，可以写成(l-in的密度函数公式： f(L-in)=1赢D，_，EXP -L进入)1(乞求叉子)2D 2(石头_)，3(进入)1。为了利用现成的仪表，(l _ 1)必须转换成标准正态分布，所以变量T 3360 _ (l _ 1)一(另一天)刀B _ A(4)，此时标准偏差D 33366。=2。输入PI-11 v z Wu L Z J (5) j，其分布曲线如图3所示。当t=一个t时，(l进入)=0，因此当云是一个t时，它将进入图3中的阴影部分，并且将发生故障。图1承载能力和实际载荷之间的关系本文中使用的“安全系数”定义为机械零件的平均承载能力与：的平

4、均实际载荷之比。N=另一天(1)，其中： N为安全系数；元是构件承载力的平均值；牛奶是零件所承受的实际负载的平均值。由于承载力是在特定破坏现象的基础上测量的，安全系数与这种现象有关，因此有必要在安全系数n上增加脚注，以区分不同的情况。例如，图2涉及材料的产量(分布曲线由乙一-22-P-1建议。山地-3111。幻觉-1311。k是销连接区域(每端)的理论应力集中系数。我们仔细估计它的值也有波动范围。第25册，材料的屈服强度。错误是5扩展。安全系数应该取多少？解：表明A f=0。01 0天=p=1。D:和D *的值可以通过对0 k-ding应用“3-ding规则”来估计。d=100k gf图3(L

5、-经向变换后的标准正态分布曲线)由公式(4)可得：拉杆的承载力，L-A-A A/K :已知A的误差为5。根据简单指数方程的相对变化规律，L的误差应为土壤(大于52=大于3 0)，其绝对值约为： d L=0.30 (1300)、390 k和400 kgf。(6)将所有相关数据代入公式(8)，我们可以得到间隔内的安全系数：分布曲线下方的区域A 2(见图3)是零件失效的理论百分比，由下面的简化符号A表示。a，该值是零件的失效概率。(1-a)是零件的可靠性，与a值相对应的公共值和数值可从通用统计表中找到。为了便于操作，有必要找出表格中经常使用的对应于A、f和Park的值之间的近似关系。回归分析很容易得

6、到人才。2和3与A和f的近似关系是：R=1。3 OAZ”，28 (7)。因此，安全系数n的表达式可以从公式(6)、(7)和(1)中推导出来。其中L华安集团是米芊，因为它可以在整理后获得，所以聂飞瓷器元素在面积=l谭Q空面积，第二个作品，B例2，仍然是上述例子拉杆的话题。所有具体的数据假设都是未知的，只是它所承受的拉力的相对变化估计为B P/p=3。在模板内，其承载力的公差在30范围内。零件的失效概率应不超过1 su，并应计算安全系数。在解：中，已知r=0。01 0，B进入环=p/p . 300，B L压力2 0。300，因为条目的绝对值是未知的，所以公式(8)不能直接应用于计算安全系数，它必须

7、首先被转换。N-i l丝朱丕三个相互B A ro 28长=1看着有些朱兰看着五个有些阿兰，o12。输入一；8分为(130个/秒)、(1个/秒)、(2个/3)或(1个/3)；十一条落鱼守护女巫二(一)；”在公式中，是预期实际负荷的平均值；A f是我们有限的零件故障率；D :和刀分别是l和正态分布的标准差。这是安全系数的简单数学公式。二.应用示例示例11设计如图4所示的拉杆，用于传递静态轴向力P，其理论值P 2为10 0 0 k g，该拉力B的可能波动为P=300k，故障将被视为故障，故障概率为111 A Ro1”8鱼块33 V单耳，10 0次单动A工厂o 2。第二具尸体的实际负载平衡图4拉杆将上

8、述公式写成N : 5的二次公式。35A :o 56-(B工作/元)N，I io.7aro n5.35a fo2石6 (b in/w)=o (9)，然后在完成6-(0)后将相应数据代入上述公式5.55(0.010) 56-(0.50)21n 2 10.7(0.010)，5 in 5.55 (0.55)。30) 2=0，N Z-2的解。12N 1=0等于N=1。0 6 0.3 5和N1。06 0.3 5=1。4 1.这个结果非常接近实施例1的结果。虽然B/L/B或B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/B/c/c/B/

9、c/B/c/c/B/c/c/c/c/c/c/c/B/c/例31仍以例1中的拉杆为对象，估计刁天=乙否/乞=大于3 0。无故障的最小安全系数是多少？解决方案：不允许失败，因此它不应与图1中的L和龙重叠。天一级极限仪的L (e)等号左侧必须代表管梁承受的实际荷载，其右侧等于管梁的承载力。为了获得安全系数n，必须从上述关系中获得两个参数，即L/qi quiyi和b的熄灭。首先，应该使用概率代数算法获得每个参数的标准差和相对变化。b一区。几=甲认，十丁o，或按公式(1)，N=元/天1十刁，乙升十升/天1一甲；石一雕1 2。25112。Ub Q 1、1月_月a. U石“3=升/国际单位”(b研究DN 1

10、(b长/人)1-(b升/云)d b=3D)。=5。0 2mm (10) a=3 d，3X0。67 2.01m山可以从公式(e) :的右侧得知。把这个问题中给出的数据代入上面的公式朱色琴b00)-108 O1，求出L-O-Bu-N-N-口-Mo-Bi。我的口型-l 1-0。300.在0之后，我们可以看到最小安全系数应该是18 6，这可以在实践中采用。1.具有简单支撑铰链的钢管梁承受简单的静载荷p(图中)。横梁由A 3钢管制成。为了简化计算，虚拟管道上没有轴向载荷，并且忽略了管道梁的自重。每次设计变更的平均值和标准偏差为33，360”/1路，13.5，1赞，3 xo。4 .十条鱼和两条鱼是3600

11、 5。02 3 55 5-1800=0。225，两个p=3D，两个sxo。8=Zo6。4kgf-两个调=两个P/户=296。4/3000=0。因为可靠性高。 9999995，因此，这个问题可以被视为一个没有故障的问题，公式(10) :应该用于检查从顶部发出的蜂鸣声。4.1.0.0.5在常规设计中，大多数相关数据建议使用1.6”2。这显示了这个定律的优越性。图5铰接简支钢管梁。结论负荷(家庭，d ), ii。(3000，8 .8)kg f；材料屈服强度工程师。D .)两(2名学生，0。57)千克力/毫米；B 2 3500 3。sm m (l 3。smm): a 2 1800 3。6mm (b a

12、=l 3。6星米)；管道外径r的制造公差为b r=0。O45 r；设计要求的可靠性。 99 9 9邻居；为了找出管道的外径和壁厚，应首先确定安全系数n。解决方案：从常规设计中可以看出， A=MC/I (O)，其中： M是梁上的力矩；I是截面惯性矩；本主题中C=8。(1)从零件要求的可靠性出发，该方法比常规选择方法更科学、合理、可靠、经济。(2)该方法可以作为从传统设计方法到概率设计方法的过渡，即使当前的统计数据不完整，也可以通过估计得到更准确的结果。(3)该方法所需的数学计算并不复杂，只要是基于一般概率论和数理统计的，都可以处理，便于推广。 in m-2-P ab/bu-j-2-r 3t为管壁厚度。在这里，我们可以取：=龚1111R 50，并将公式(B)、(E)和(D)代入公式(A)-a 1=pabr/Er SLR/50=50 Pa乡/万r3义乌a. r3正R 22150 C .参考文