模糊可靠性設計按功能函數％=r-s (r、s分別為 零件的廣義強度和廣義應力)的取值把機械零件劃 分為3種不同的狀態：安全狀態(xNO);模糊狀態 G<0,且丘I較小);失效狀態(*<0,且|x |較大俱其 中，模糊狀態是描述零件從安全到失效之間的過渡 過程,零件所處的安全狀態實際上是一模糊事件，用 的隸屬度函數描述，則零件的模糊可靠度為仍：f［x )——隨機變量/的概率密度函數。

塑鋼門窗型材包裝機傳動齒輪的模糊可靠性 設計，就是將應力視為服從某種分布規律的隨機變 量，將強度視為某種連續型函數的模糊變量來處 理，然後根據模糊可靠性的定義求解齒輪強度不失 效的概率或在給定的模糊可靠度的前提下確定齒 輪的主要尺寸。這種方法克服了常規設計中將應 力、強度視為確定量的缺陷，使設計趨於合理更接 近實際叫

2.2齒輪強度模糊可靠度計算

設塑鋼門窗型材包裝機傳動齒輪的工作應力 (彎曲應力或接觸應力)為b,齒輪材料的疲勞強度 極限(彎曲疲勞或接觸疲勞)為。如，且它們都服從 正態分布，令X=O■如-O■，則X也服從正態分布，其均 值和標準差為印：將以上參數代入式(4)則可求出齒輪的接觸疲 勞強度可靠度R。

3塑鋼門窗型材包裝機傳動齒輪的可靠性

以某企業塑鋼門窗型材包裝機為研究對象叫 傳動齒輪Z|、Z2為一對標準直齒圓柱齒輪傳動。已知 電機 P=15kW,最小轉速 n=1300rpm,Z]=26,Z2=28，模 數m=3.0mm,齒寬b=20mmo齒輪材料40Cr調質淬 火，齒麵硬度48HRC~55HRC,轉矩T的變動範圍 為±5%,現校核小齒輪的強度。

3.1彎曲疲勞強度可靠度

將上述參數代入式(4)齒輪的接觸疲勞強度可 靠度為R=0.97621。從表麵看,齒輪傳動接觸疲勞強 度的可靠度較高，但與可靠性設計中一般歸定的零 件可靠度大於0.99相比,還是有一定的差距。

通過分析知道，小齒輪的彎曲疲勞強度可靠度 足夠，而接觸疲勞強度可靠度明顯不足。可見，齒輪 發生點蝕和磨損失效並非偶然，是由於接觸疲勞強 度可靠性不足造成的，分析結果與實際情況完全 一致。

為了避免齒輪傳動失效或壽命下降，今後在新 產品設計時應充分考慮零件的可靠性，應用可靠設 計理論設計,包括增大齒輪傳動的中心距，采用正變 位齒輪傳動等措施。但對於舊設備的改造，由於受 工藝要求和安裝尺寸等條件的限製，應以對原設計 修改最少取得的效果最佳為原則。通過綜合考慮， 在保持齒輪傳動的幾何參數不變的情況下，更換齒 輪材料和熱處理方法不失為一種的提高齒輪接觸疲 勞強度可靠度有效方法,它方便、經濟，效果好。如 將齒輪的材料和熱處理更改為20CrMnTi表麵淬 火，可靠度計算如下：

齒輪的彎曲疲勞強度極限為a^=l 180MPa,標 準差為SH.=0.035b*=41.3MPa。

將上述參數代入式(4)得到齒輪的接觸疲勞強 度可靠度為7?=0.99999,齒輪傳動的接觸疲勞強度 可靠度足夠。

4結束語

常規設計，沒有體現機械零部件的可靠度指標, 由於設計過程中將各種參數按靜態性能處理，未能 考慮它們隨機性及模糊性，雖然理論上滿足強度條 件，但難以符合客觀實際情況，往往引起零部件因 不可靠而失效，可靠性設計將機械零件的質量定量 化，這樣不僅能將零件在指定的運行時間內的失效 概率限製在預先給定的一個較小的範圍內，而且能 為零件的定期批量檢修提供必要的依據，給設備故 障診斷和維修工作提供保證。模糊可靠性設計方法 充分考慮了載荷、零件尺寸和材料強度性能數據的 隨機性和模糊性，將影響齒輪強度的各種參數看成 具有某種概率分布的統計量和模糊數，通過概率理 論和模糊數學計算求解齒輪強度的可靠性，克服了 常規設計中將設計變量一律視為確定量的缺陷，它 比常規的強度設計更接近客觀實際，更科學合理。 通過利用模糊可靠性設計理論對塑鋼門窗型材包 裝機傳動齒輪強度進行了分析，解答了齒輪失效的 原因，並提出了相應的改進措施，對提高塑鋼門窗 型材包裝機傳動齒輪運行的安全性和可靠性具有 現實意義。

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