成形設(shè)備設(shè)計

成形設(shè)備設(shè)計第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五內(nèi)容安排第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介第二章曲柄壓力計第三章液壓機(jī)第四章蒙皮拉伸機(jī)第五章橡皮囊液壓機(jī)第六章熱介質(zhì)成形設(shè)備和板沖多工位自動機(jī)第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五教材及參考資料現(xiàn)代設(shè)計方法（比較多）鍛壓設(shè)備理論與控制，李永堂等，國防工業(yè)出版社，2005現(xiàn)代設(shè)計方法及其應(yīng)用，陳屹等，國防工業(yè)出版社，2004材料成型設(shè)備與計算機(jī)控制技術(shù)，劉立君，電子工業(yè)出版社，2004塑性成形工藝及設(shè)備，夏巨諶，機(jī)械工業(yè)出版社，2001第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五緒論板料成形設(shè)備（鈑金成形設(shè)備）:壓力加工設(shè)備（鍛壓設(shè)備）的重要組成部分，通過模具和其他的工裝設(shè)備對板材（包括型材和管材）進(jìn)行壓力加工，使其經(jīng)過塑性變形成為我們所需要的各種零件的機(jī)器設(shè)備。第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五板金件的數(shù)量:飛機(jī)零件總數(shù)的1/2；卡車總重量的1/2；轎車總重量的2/3。發(fā)達(dá)國家:一般為30~40%，工業(yè)越發(fā)達(dá)，所占的比重越大。我國:僅有20%左右。壓力加工設(shè)備在機(jī)床中所占的比重第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五蘇30圖第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五雷諾車圖第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五奧迪A8圖第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五高精度措施

1）提高機(jī)身剛度。

2）改進(jìn)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。柔性化滿足產(chǎn)品換代快、多品種、小批量的要求（以多工位大型壓力機(jī)代替自動線，發(fā)展FMS系統(tǒng)）。工作可靠安全。防止設(shè)備和人身事故。擴(kuò)展應(yīng)用面高效率措施:1）提高行程次數(shù)（如小型壓力機(jī)可達(dá)到2000次以上）。

2）縮短輔助時間，提高機(jī)器的開動率。壓力加工設(shè)備的發(fā)展趨勢第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五1.1概述

現(xiàn)代設(shè)計方法，是隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在涉及領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學(xué)科。它是以設(shè)計產(chǎn)品為目標(biāo)的一個總的知識群體的總稱。目前它的內(nèi)容主要包括：計算機(jī)輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計、虛擬設(shè)計、疲勞設(shè)計、相似性設(shè)計、模塊化設(shè)計、反求工程設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、綠色設(shè)計、有限元法、人機(jī)工程、價值工程、并行工程、人工神經(jīng)元計算方法等。1.內(nèi)容第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五11第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.1概述2.現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展趨勢第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五12運用長期設(shè)計實踐和理論計算而形成的經(jīng)驗、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計的依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計，依靠設(shè)計者用手工方式來完成的。主要特點：以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，以靜態(tài)分析、近似計算、經(jīng)驗設(shè)計、手工勞動為手段的設(shè)計方法。缺點：（1）難以獲得最優(yōu)方案。方案的擬定很大程度上取決于設(shè)計人員的個人經(jīng)驗，分析計算受人工計算條件的限制，只能用靜態(tài)的、近似的方法，參考數(shù)據(jù)偏重于經(jīng)驗的概括和總結(jié)，往往忽略了一些難解或非主要的因素，因而造成設(shè)計結(jié)果的近似性較大，有時不符合客觀實際。（2）速度慢、效率低。信息處理、經(jīng)驗或知識的存儲和重復(fù)使用方面沒有有效方法，解算和繪圖多用手工完成，這不僅影響設(shè)計速度和設(shè)計質(zhì)量的提高，也難以做到精確和優(yōu)化的效果。傳統(tǒng)設(shè)計：第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.1概述3.傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五13

在實踐經(jīng)驗的積累、設(shè)計理論的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的先進(jìn)設(shè)計技術(shù)。主要特點：1)創(chuàng)造性

不斷探索新方法、新構(gòu)思，力求得到最佳方案。2)最優(yōu)化

通過高效率的新科技手段，尋求各種條件下的最優(yōu)解。3)設(shè)計過程智能化

借助于人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)，由計算機(jī)完成一部分原來必須由設(shè)計者進(jìn)行的創(chuàng)造性工作。4)設(shè)計手段數(shù)字化CAD/CAE/CAM、優(yōu)化設(shè)計、并行設(shè)計、設(shè)計過程管理、設(shè)計制造一體化。5)社會性

將產(chǎn)品設(shè)計擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期，在設(shè)計過程中同時考慮制造、維修、成本、包裝、運輸、回收、質(zhì)量等因素。7)人性化

不僅強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品功能和質(zhì)量，還重視外觀形體的美觀性、藝術(shù)性和時代性，在保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，盡量照顧用戶的精神感受。第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.1概述現(xiàn)代設(shè)計：第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五14第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.2計算機(jī)輔助設(shè)計計算機(jī)輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign--CAD):在設(shè)計活動中，利用計算機(jī)作為工具，幫助工程技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計的一切適用技術(shù)的總和。優(yōu)點：與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比具有以下優(yōu)勢1).提高設(shè)計質(zhì)量

計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存儲了各種有關(guān)專業(yè)的綜合性的技術(shù)知識，為產(chǎn)品設(shè)計提供了科學(xué)的基礎(chǔ)。計算機(jī)與人交互作用，有利于發(fā)揮人機(jī)各自的特長，使產(chǎn)品設(shè)計更加合理化。CAD采用的優(yōu)化設(shè)計方法有助于某些工藝參數(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。另外，由于不同部門可利用同一數(shù)據(jù)庫中的信息，保證了數(shù)據(jù)的一致性。2).節(jié)省時間提高效率

設(shè)計計算和圖樣繪制的自動化大大縮短了設(shè)計時間。CAD和CAM的一體化可顯著縮短從設(shè)計到制造的周期，提高設(shè)計效率，并能將設(shè)計人員從繁瑣的計算和繪圖工作中解放出來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。在產(chǎn)品設(shè)計中，繪圖工作量約占全部工作量的60％，在CAD過程中這一部分的工作由計算機(jī)完成，產(chǎn)生的效益十分顯著。3)降低設(shè)計成本

計算機(jī)的高速工作大大節(jié)省了人力資源成本，同時，優(yōu)化設(shè)計帶來了原材料的節(jié)省、試制和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期縮短，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，并使產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭能力。1.2計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五15第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.2計算機(jī)輔助設(shè)計開放化開放性是決定一個系統(tǒng)能否真正達(dá)到實用化并轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，這主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的工作平臺、用戶接口、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境及與其他系統(tǒng)的信息交換等方面。CAD系統(tǒng)集成化是當(dāng)前CAD技術(shù)發(fā)展的一個重要方面。如CAD/CAM系統(tǒng)、CAD／CAE/CAM系統(tǒng)、CAD／CAPP/CAM系統(tǒng)等，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計制造。集成化智能化與專家系統(tǒng)、知識工程、人工智能相結(jié)合，將各個領(lǐng)域的專家經(jīng)驗融合于CAD系統(tǒng)中。網(wǎng)絡(luò)化充分發(fā)揮團(tuán)隊協(xié)同作戰(zhàn)、信息獲取和共享的優(yōu)勢，提高工作效率。發(fā)展方向第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五16第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)：最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)、以最低的成本獲取最好的性能。優(yōu)化設(shè)計是保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能，減輕自重或體積，降低工程造價的一種有效設(shè)計方法。從數(shù)學(xué)觀點看，優(yōu)化問題就是求解極大值或極小值問題，亦即極值問題。所謂優(yōu)化設(shè)計就是借助最優(yōu)化數(shù)值計算方法和計算機(jī)技術(shù)求取上述問題的答案。1.3優(yōu)化設(shè)計第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五17優(yōu)化設(shè)計過程第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計1．建立數(shù)學(xué)模型，即將設(shè)計問題的物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型。包括：選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變量，建立優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。（設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件）2．采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼鈹?shù)學(xué)模型。即在給定的條件(如約束條件)下求目標(biāo)函數(shù)的極值問題。在給定的載荷或環(huán)境條件下，在機(jī)械產(chǎn)品的形態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其他因素的限制(約束)范圍內(nèi)，以機(jī)械系統(tǒng)的功能、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等為優(yōu)化對象，選取設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并使目標(biāo)獲得最優(yōu)值的方法。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五18第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計欲優(yōu)化的指標(biāo)。如最好的使用性能(性能指標(biāo))、最小的質(zhì)量或最緊湊的體積(結(jié)構(gòu)指標(biāo))、最小的制造成本及最大的經(jīng)濟(jì)效益(經(jīng)濟(jì)指標(biāo))等。在優(yōu)化設(shè)計中需將優(yōu)化的目標(biāo)F(X)用設(shè)計變量的函數(shù)形式表達(dá)，稱為建立目標(biāo)函數(shù)。單目標(biāo)函數(shù)一般表示為F(X)=F(x1,x2,…,xn)1．目標(biāo)最優(yōu)化設(shè)計的過程就是優(yōu)選設(shè)計變量使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)值(極值，最大值或最小值)的過程。優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五19第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計多目標(biāo)函數(shù)可以分別獨立地列出：一般情況下可把幾個設(shè)計目標(biāo)加權(quán)綜合到一起，建立一個綜合的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解式中q–目標(biāo)數(shù)目；

ωj

–加權(quán)因子，j=1,2,…,q。多目標(biāo)優(yōu)化第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五20第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計在設(shè)計過程中進(jìn)行選擇并最終必須確定的各項獨立參數(shù)（機(jī)械設(shè)計中常用的有結(jié)構(gòu)的總體布置尺寸、元件的幾何尺寸和材料的力學(xué)和物理特性等）。在這些參數(shù)中，凡是可以根據(jù)設(shè)計要求事先給定的，稱為設(shè)計常量，不是設(shè)計變量。需要在設(shè)計過程中優(yōu)選的參數(shù)，才是最優(yōu)化設(shè)計中的設(shè)計變量。

設(shè)計變量可分為連續(xù)型和離散型兩類。設(shè)計變量的數(shù)目稱為優(yōu)化設(shè)計的維數(shù)，如果有n(n=1，2，…)個設(shè)計變量，則稱為n維設(shè)計問題。若有n個設(shè)計變量，把第i個設(shè)計變量記為xi，全部設(shè)計變量可用n維向量的形式表示成：2.設(shè)計變量第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五21第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計對設(shè)計變量取值時的限制條件。按其對設(shè)計變量是否直接限制分為：1.顯約束（直接限制）2.隱約束（間接限制）按其數(shù)學(xué)表達(dá)形式分為：

1.不等式約束

gj(X)≤0(j=1，2，…，m)或

gj(X)≥0(j=1，2，…，m)2.等式約束

hj(X)=O(j=m+1，m+2，…，p)

此外，還有把約束分為邊界約束和形態(tài)約束等分類方法。3．約束條件第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五22第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計選取設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)，給定約束條件后便可構(gòu)造最優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。最優(yōu)化問題的描述：在滿足給定的約束條件下，選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變囂X，使具目標(biāo)函數(shù)F(X)達(dá)到最優(yōu)值(最大或最小)。其數(shù)學(xué)模型(數(shù)學(xué)表達(dá)式)為：

min(ormax)F(X)s.t.gj(X)≤0,j=1,2,…,m;hj(X)=0,j=m+1,m+2,…,p當(dāng)p=m=0時，稱為無約束優(yōu)化問題,否則稱為約束優(yōu)化問題。4．優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五23第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計

1.解析法利用數(shù)學(xué)分析的方法，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)導(dǎo)數(shù)的變化規(guī)律與函數(shù)極值的關(guān)系，求目標(biāo)函數(shù)的極值點。

當(dāng)目標(biāo)函數(shù)較為復(fù)雜時，求解很麻煩，有時可能無法求解。

2.數(shù)值方法下降迭代算法。一種數(shù)值近似計算方法。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的變化規(guī)律，以適當(dāng)?shù)牟介L沿著能使目標(biāo)函數(shù)值下降的方向，逐步向目標(biāo)函數(shù)值的最優(yōu)點進(jìn)行搜索，逐步逼近目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)點或達(dá)到最優(yōu)點。特點：①具有簡單的邏輯結(jié)構(gòu)，計算過程以反復(fù)同樣的算術(shù)計算為主；②最后得出的是逼近精確解的近似解。4．優(yōu)化問題的計算方法第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五24第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計①首先初選一個盡可能靠近目標(biāo)最小點的初始點X(0)，從該點出發(fā)按照一定的原則尋找可行下降方向S(0)和初始步長λ(0)，向前跨出一步達(dá)到X(1)點；②得到新點X(1)后再選擇一個使函數(shù)值下降的新方向S(1)及適當(dāng)?shù)牟介Lλ(1)，從X(1)點出發(fā)再跨出—步，達(dá)到X(2)點。依此類推，一步一步地重復(fù)計算向前搜索，最終達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)點。③每向前跨完一步，都應(yīng)檢查所得到的新點能否滿足迭代終止條件，如果滿足則終止運算，并認(rèn)為找到了最優(yōu)解（局部最小點，有時還需要進(jìn)一步鑒別）。下降迭代法求解步驟第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五25第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.3優(yōu)化設(shè)計單目標(biāo)優(yōu)化①黃金分割法（0.618方法)；②二次插值法。2.多目標(biāo)優(yōu)化①鮑威爾(Powell)法；②最速下降法；③共軛梯度法；

④牛頓法。常用的下降迭代方法第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五26第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計1.概述

可靠性是指系統(tǒng)、設(shè)備、元器件的功能在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)的穩(wěn)定程度的特性，它是衡量機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。

可靠性設(shè)計：事先考慮可靠性的設(shè)計方法。

背景：

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對設(shè)備的要求越來越高，功能越來越多，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。大型系統(tǒng)往往是成百上千個零件組合在一起工作，即使單個零件的失效概率很低，但由于零件數(shù)目大，其中個別零件的失效而導(dǎo)致整機(jī)失效的概率勢必增加。如果每個元件的可靠度達(dá)到0．995，當(dāng)設(shè)備由100個這樣的元件串聯(lián)組成時，整個設(shè)備的可靠度只有約0.6。這類產(chǎn)品如有事故，將造成巨大損失。研究意義：1．減少事故經(jīng)濟(jì)損失2．提高產(chǎn)品競爭力1.4可靠性設(shè)計第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五27第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計可靠性的定義產(chǎn)品不會喪失工作能力的可靠程度。按我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB3187—94《可靠性基本名詞術(shù)語及定義》規(guī)定，可靠性的定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?！碑?dāng)使用“概率”來量度這一能力時，就是可靠度。包含五個要素:①“產(chǎn)品”②“規(guī)定時間”③“規(guī)定條件”④“規(guī)定功能”⑤“能力”第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五28第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計產(chǎn)品可靠性組成：固有可靠性：產(chǎn)品設(shè)計制造過程中已經(jīng)確定最終在產(chǎn)品上得到實現(xiàn)的可靠性。產(chǎn)品的固有可靠性是產(chǎn)品的內(nèi)在性能之一，產(chǎn)品一旦完成設(shè)計并按要求生產(chǎn)出來，其固有可靠性就被完全確定。使用可靠性：產(chǎn)品在使用中的可靠性。它與產(chǎn)品的包裝、運輸、貯存、安裝、使用和維修等環(huán)節(jié)有關(guān)。使用中實際環(huán)境與設(shè)計所規(guī)定的條件往往不一致，使用者操作水平與維修條件也不相同。第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五29第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計可靠性評定的數(shù)量指標(biāo)度量、評定可靠性的指標(biāo)。常用的有：可靠度累計失效概率失效率平均壽命維修度有效度重要度第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五30第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計1．可靠度(Reliability)

產(chǎn)品、系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率?？煽慷扔?，產(chǎn)品愈可靠。

可靠度是時間的函數(shù)，表示為R(t)。例：N臺相同的設(shè)備，在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，工作t時刻，有n(t)個失效，其余N-n(t)個仍正常工作，其可靠度的估計值(存活率)為可靠度為：第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五31第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計2．累積失效概率

累積失效概率F(t)（簡稱失效概率，又稱不可靠度），是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)喪失規(guī)定功能的概率。F(t)=1-R(t)

故障概率隨著壽命變化的規(guī)律可用失效概率直方圖和失效概率密度函數(shù)表征。第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五32第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計累積失效概率(2)失效頻率和失效概率密度

圖中橫坐標(biāo)為壽命t，縱坐標(biāo)為失效頻率與組距的商（失效密度）△n(t)／(N·△t)式中：N-試件總數(shù)△n(t)-在[t,t+△t]時間

內(nèi)失效的件數(shù)

隨著N的增大和△t的減小，直方圖變成一條平滑曲線，稱為失效概率密度函數(shù)，用f(t)表示。它和累積失效概率的關(guān)系為或第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五33第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計累積失效概率(3)根據(jù)概率論可以得出以下性質(zhì)：R(0)=1表示產(chǎn)品在開始處于良好狀態(tài)；R(t)是時間t的單調(diào)遞減函數(shù)，即t增大，R(t)減?。?/p>

，即當(dāng)時間t充分大時可靠度的值趨于零；0≤R(t)≤1，即無論任何時刻，可靠度的值永遠(yuǎn)介于O和1之間。第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五34第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計3.失效率

失效率就是工作到某個時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)失效的概率，也即產(chǎn)品在t時刻后的一個單位時間內(nèi)的失效數(shù)與在時刻t尚工作的產(chǎn)品數(shù)的比值。記為λ(t)

式中N—產(chǎn)品總數(shù)；

n(t)—N個產(chǎn)品工作到t時刻的失效數(shù)；

n(t+△t)—N個產(chǎn)品工作到t+△t時刻的失效數(shù)?？蓪?dǎo)出：

失效率愈低，則可靠性愈高。第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五35第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計失效率(2)

上面λ(t)的單位用單位時間的百分?jǐn)?shù)來表示，常用的單位有每小時或每千小時的百分比如1/h,1/103h,1/106h等。

例：某批產(chǎn)品100個，工作了80h，還有100個產(chǎn)品仍在工作。但是，到了第81h，失效了1個，第82h又失效了3個，則第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計4．平均壽命

對于不能修復(fù)的產(chǎn)品，從開始工作到發(fā)生故障的時間(或工作次數(shù))稱為MTTF（MeanTimeToFailure）；對于可修復(fù)的產(chǎn)品，壽命期內(nèi)累計工作時間與故障次數(shù)之比記為MTBF（MeanTimeBetweenFailure）。上述兩種情況統(tǒng)稱為平均壽命，記為m。它是產(chǎn)品壽命隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望。第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計平均壽命(2)

設(shè)有N個產(chǎn)品，從開始工作到發(fā)生故障的時間分別為t1,t2，…，tn，則平均壽命為平均壽命與失效密度函數(shù)和可靠度函數(shù)的關(guān)系為：第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計5．可靠性工程中常用概率分布1．二項分布

把一試驗獨立地重復(fù)n次，每次試驗只有兩種結(jié)果A和B(如合格和不合格，成功和不成功等)，在每次試驗中事件A出現(xiàn)的概率為p，不出現(xiàn)的概率為q=1-p，則在n次試驗中A出現(xiàn)的次數(shù)r是一個隨機(jī)變量。事件A在n次試驗中發(fā)生r次的概率為其中累積分布函數(shù)(在n次試驗中發(fā)生不多于r次的概率)是如令不可靠度F(t)=p，可靠度R(t)=1—F(t)=q，則有第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計可靠性工程中常用概率分布(2)2．泊松分布

使用二項分布時，如果遇到P較小(p≤0.1)而n較大(n≥>50)的情形，使用二項分布計算比較麻煩?？梢杂貌此煞植记蠼?。

泊松分布的表達(dá)式(n次試驗中發(fā)生r次事件的概率)為累計分布函數(shù)為第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五第一章現(xiàn)代設(shè)計方法簡介1.4可靠性設(shè)計可靠性工程中常用概率分布(3)3．正態(tài)分布為累積分布函數(shù)為正態(tài)分布的概率密度曲線第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)曲柄壓力機(jī)以曲柄傳動的壓力加工設(shè)備，其外形如圖。第二章

曲柄壓力機(jī)JB23-63壓力機(jī)外形圖J31-315型壓力機(jī)外形圖第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五雙點式曲柄壓力機(jī)第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)雙點式曲柄壓力機(jī)第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五曲柄壓力機(jī)分類第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)從機(jī)身形狀分：開式和閉式；從曲柄數(shù)目分：單點、雙點和四點。開式結(jié)構(gòu)優(yōu)點：“C”型機(jī)身，操作空間三面敞開，操作者能從左、右和前三面接近模具，工作方便。缺點：機(jī)身為懸臂結(jié)構(gòu)，有負(fù)荷時彈性變形較大，影響制品精度，且對模具不利。多用于小型壓力機(jī)。閉式結(jié)構(gòu)大、中型壓力機(jī)為了保證精度，多采用。優(yōu)點：機(jī)身彈性變形小，剛度好，且只有垂直變形，沒有角變形，對提高模具壽命有好處。

缺點：只能從前后方接近模具，不如開式壓力機(jī)方便。且離合器和制動器為氣動摩擦結(jié)構(gòu)，需要壓縮空氣氣源。第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五曲柄壓力機(jī)工作原理第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)JB23-63型開式壓力機(jī)工作原理如圖1-電動機(jī)2-小皮帶輪3-大皮帶輪4-小齒輪5-大齒輪6-離合器7-曲軸8-制動器9-連桿10-滑塊11-上模12-下模13-墊板14-工作臺15-床身第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五偏心齒輪式曲柄壓力機(jī)第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)1-電動機(jī)2-小皮帶輪3-大皮帶輪4-制動器5-離合器6-小齒輪7-大齒輪8-小齒輪9-偏心齒輪10-芯軸11-機(jī)身12-連桿13-滑塊14-上模15-下模16-墊板17-工作臺18-液壓氣墊J31-315型閉式壓力機(jī)第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五曲柄壓力機(jī)的組成部分第二章曲柄壓力機(jī)§2.1工作原理及結(jié)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)，一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（通常稱為曲柄連桿機(jī)構(gòu)），由曲軸、連桿、滑塊等零件組成。傳動系統(tǒng)，包括齒輪傳動、皮帶傳動等機(jī)構(gòu)。操縱系統(tǒng)，如離合器、制動器。能源系統(tǒng)，如電動機(jī)，飛輪。支承部件，如機(jī)身。輔助裝置，潤滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置和氣墊等。第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五§2.2主要型號及技術(shù)參數(shù)第二章曲柄壓力機(jī)§2.2主要型號及技術(shù)參數(shù)基本技術(shù)參數(shù)反映壓力機(jī)的工藝能力、加工零件的尺寸范圍及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)，是選用壓力機(jī)和設(shè)計模具的主要依據(jù)。公稱壓力（額定壓力、名義壓力）：

滑塊離下死點前某一特定距離（稱為公稱（額定、名義）壓力行程）時，或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點前某一特定角度（稱為公稱（額定、名義）壓力角）時，滑塊上所容許承受的最大作用力?；瑝K行程：

滑塊從上死點到下死點所經(jīng)過的距離?；瑝K行程次數(shù)：

滑塊空載時每分鐘的往復(fù)次數(shù)。裝模高度：

滑塊在下死點時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。工作臺尺寸：

它決定了所能加工的最大尺寸工件。我國已經(jīng)制定了通用壓力機(jī)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五曲柄壓力機(jī)型號第二章曲柄壓力機(jī)§2.2主要型號及技術(shù)參數(shù)曲柄壓力機(jī)的型號用漢語拼音和數(shù)字表示。例如JA31-160B型曲柄壓力機(jī)型號的意義是：第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五§2.3運動與受力分析第二章曲柄壓力機(jī)§2.2運動與受力分析運動簡圖運動關(guān)系計算1.結(jié)點正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)點正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第二章曲柄壓力機(jī)§2.2運動與受力分析

結(jié)點正置，是指B點的運動軌跡位于OB點連線上（最通常的情況）?；瑝K位移s與曲柄轉(zhuǎn)角a的關(guān)系為：s=(R+L)-(Rcosa+Lcosb)Lsinb=Rsina令R/L=l（稱為連桿系數(shù)）則有：sinb=lsina

得到：第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)點正置機(jī)構(gòu)計算(2)第二章曲柄壓力機(jī)§2.2運動與受力分析上式為精確關(guān)系，但運算復(fù)雜，可做簡化。將cosb按級數(shù)展開為：l一般小于0.3，通用壓力機(jī)大都在01~0.2之間，取前兩級即足夠精確：得：式中：s—滑塊行程

a

—曲柄轉(zhuǎn)角

l

—連桿系數(shù)（R/L） R—曲柄半徑 L—連桿長度（取最小值）=Rk1K1（可查表）第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期五52現(xiàn)代設(shè)計方法主要內(nèi)容現(xiàn)代設(shè)計理論及方法的內(nèi)容體系現(xiàn)代設(shè)計理論及方法所涉及的研究領(lǐng)域及內(nèi)容比較廣泛，并已形成許多分支學(xué)科。目前在工程實踐中已得到運用的現(xiàn)代設(shè)計理論及方法主要有：價值工程、系統(tǒng)工程、技術(shù)