(机械产品可靠性设计分析-案例.ppt

案例教学 机械产品可靠性设计分析 某锁机构可靠性设计分析 某锁机构产品说明 某锁机构FMEA分析 某锁机构FTA分析 了解强度分析仿真 了解动力学分析仿真 了解可靠性分析仿真 概述 概述 概述 概述 概述 产品说明 某锁结构示意图 单锁运动仿真 锁系运动仿真 某锁机构FMEA分析 某锁机构FMEA实施 对接锁系功能分析 故障判据 对接锁系故障模式分析 严酷度定义 危害性定性分析 FMECA输出 I、II类故障模式(零件)清单 危害性矩阵 某锁机构FMEA分析 图1主动钩组件结构功能图 某锁机构FMEA分析 某锁机构（正常）对接阶段功能流程图 某锁机构FMEA分析 故障判据 在正常的设计、使用、维护和环境条件下，凡是满足不了对接锁系设计指标及要求的故障，都定为系统故障。 寿命期内某锁系自身引起的故障（不含人为故障）均计为影响系统基本可靠性的关联故障； 在任务剖面中，凡不能完成某锁系正常功能的故障计为影响任务的关联故障。 零件级产品故障判据 组件级产品故障判据 部件级产品故障判据 某锁机构FMEA分析 某锁机构FMEA分析 某锁机构FMEA分析 FMEA输出 I、II类故障模式(零件)清单 某锁机构FTA分析 顶事件的选择和描述 故障树的建造 故障树的定性分析 故障树分析的结果和建议 某锁机构FTA分析 某锁机构顶事件的选择和描述 某锁机构FTA分析 故障树的建造 某锁机构FTA分析 故障树定性分析 锁紧失败故障树的最小割集 某锁机构FTA分析 故障树定性分析 底事件清单 某锁机构FTA分析 故障树分析的结果和建议 强度分析仿真 输入条件 功能分析 材料属性 工作环境 载荷分析计算 输出结果 零件静强度分析计算 组合件整体分析计算 零件、组件对比分析 强度分析仿真 材料属性 载荷分析计算 某锁载荷、约束示意图 传力路线分析 锁系静强度分析计算 零件的应力变形云图 零件承载能力分析 组件的应力变形云图 零件、组件计算结果对比分析 零件计算示例 零件计算结果 动力学分析仿真 由于多柔体动力学分析仿真计算量要远远高于刚性体动力学分析，为了仿真效率，采用了双Xeon核心处理器的工作站进行计算，仿真计算环境如下： （1）软件环境 操作系统：windows 2000 server sp4 仿真软件：MSC.adams 2005 r2 （2）硬件环境 处理器：双Xeon P4 2.8G Hz处理器 物理内存：Kingston Ecc Reg奇偶校验工作站专用内存 4×1G 储存介质：双SataII 80G×2 组raid0磁盘阵列 为了充分利用系统资源，采用了多线程处理技术来提高仿真速度，利用外部单独的adams solver求解模块进行多线程计算。 仿真时间：16916.78 cpu seconds（约4.7小时） 动力学分析仿真 动力学分析仿真 动力学分析仿真 动力学分析仿真 动力学分析仿真 滑轮、绳轮与钢丝绳索之间的空间摩擦特性对同步性影响较大； 钢丝绳索和碟簧的预紧力对锁系同步性影响较大； 碟簧的阻尼系数对锁系动力学响应的稳定性影响较大； 电机驱动力矩曲线对锁系同步性较大； 按照理论模型优化结果，设置递增预紧力，滞后最严重的不一定是最后一把单锁，锁系各单锁之间存在一个动态平衡过程，该过程受多种因素影响，主要有摩擦系数以及刚性阻尼系数等。 动力学分析仿真 动力学仿真分析总结： 通过仿真模拟了对接、拉紧保持和解锁三个运动阶段，得到的结果和试验数据比较吻合。 建立了空间三维载荷环境，给出了对接锁中各重要零部件的运动参数及受力情况，并且充分考虑了碰撞摩擦力、运动副摩擦力、碰撞作用力等对运动过程影响较大的关键参数。 实现了离散化多柔体动力学仿真，解决了柔性绳索动力学仿真的难点，建立了一套比较通用的柔性绳索建模仿真思路和方法。 通过参数化建模，搭建了空间对接锁系虚拟样机动力学模型，为运动可靠性分析仿真奠定了良好的基础。 可靠性分析仿真 可靠性分析仿真 单组锁动力学模型（含柔性绳索，显示了全部的约束和碰撞关系） 绳轮驱动力矩vs偏心轴转角 锁系锁紧前期的绳轮转角vs时间 被动锁碟簧力vs偏心轴转角 性能试验数据 低温-50℃ * * 北京航空航天大学工程系统工程系 锥杆式 锥杆式 锥杆式 周边外翻式 周边内翻式 表 14 对接锁系故障严酷度的定义 这种故障对航天器的功能及航天员健康无影响，仅轻度影响产品有效使用和操作。 Ⅳ类(轻度的) 这种故障会引起航天器的部分功能无法完成，为了完成这些功能，需要采取应急措施，对航天员的健康有些影响。 Ⅲ类(临界的) 这种故障会导致航天器部分系统严重损坏，不能完成基本功能或影响航天员健康的故障。 Ⅱ类(致命的) 这是一种会导致主动（被动）航天器毁坏或引