模糊可靠性设计按功能函数％=r-s (r、s分别为 零件的广义强度和广义应力)的取值把机械零件划 分为3种不同的状态：安全状态(xNO);模糊状态 G<0,且丘I较小);失效状态(*<0,且|x |较大俱其 中，模糊状态是描述零件从安全到失效之间的过渡 过程,零件所处的安全状态实际上是一模糊事件，用 的隶属度函数描述，则零件的模糊可靠度为仍：f［x )——随机变量/的概率密度函数。

塑钢门窗型材包装机传动齿轮的模糊可靠性 设计，就是将应力视为服从某种分布规律的随机变 量，将强度视为某种连续型函数的模糊变量来处 理，然后根据模糊可靠性的定义求解齿轮强度不失 效的概率或在给定的模糊可靠度的前提下确定齿 轮的主要尺寸。这种方法克服了常规设计中将应 力、强度视为确定量的缺陷，使设计趋于合理更接 近实际叫

2.2齿轮强度模糊可靠度计算

设塑钢门窗型材包装机传动齿轮的工作应力 (弯曲应力或接触应力)为b,齿轮材料的疲劳强度 极限(弯曲疲劳或接触疲劳)为。如，且它们都服从 正态分布，令X=O■如-O■，则X也服从正态分布，其均 值和标准差为印：将以上参数代入式(4)则可求出齿轮的接触疲 劳强度可靠度R。

3塑钢门窗型材包装机传动齿轮的可靠性

以某企业塑钢门窗型材包装机为研究对象叫 传动齿轮Z|、Z2为一对标准直齿圆柱齿轮传动。已知 电机 P=15kW,最小转速 n=1300rpm,Z]=26,Z2=28，模 数m=3.0mm,齿宽b=20mmo齿轮材料40Cr调质淬 火，齿面硬度48HRC~55HRC,转矩T的变动范围 为±5%,现校核小齿轮的强度。

3.1弯曲疲劳强度可靠度

将上述参数代入式(4)齿轮的接触疲劳强度可 靠度为R=0.97621。从表面看,齿轮传动接触疲劳强 度的可靠度较高，但与可靠性设计中一般归定的零 件可靠度大于0.99相比,还是有一定的差距。

通过分析知道，小齿轮的弯曲疲劳强度可靠度 足够，而接触疲劳强度可靠度明显不足。可见，齿轮 发生点蚀和磨损失效并非偶然，是由于接触疲劳强 度可靠性不足造成的，分析结果与实际情况完全 一致。

为了避免齿轮传动失效或寿命下降，今后在新 产品设计时应充分考虑零件的可靠性，应用可靠设 计理论设计,包括增大齿轮传动的中心距，采用正变 位齿轮传动等措施。但对于旧设备的改造，由于受 工艺要求和安装尺寸等条件的限制，应以对原设计 修改最少取得的效果最佳为原则。通过综合考虑， 在保持齿轮传动的几何参数不变的情况下，更换齿 轮材料和热处理方法不失为一种的提高齿轮接触疲 劳强度可靠度有效方法,它方便、经济，效果好。如 将齿轮的材料和热处理更改为20CrMnTi表面淬 火，可靠度计算如下：

齿轮的弯曲疲劳强度极限为a^=l 180MPa,标 准差为SH.=0.035b*=41.3MPa。

将上述参数代入式(4)得到齿轮的接触疲劳强 度可靠度为7?=0.99999,齿轮传动的接触疲劳强度 可靠度足够。

4结束语

常规设计，没有体现机械零部件的可靠度指标, 由于设计过程中将各种参数按静态性能处理，未能 考虑它们随机性及模糊性，虽然理论上满足强度条 件，但难以符合客观实际情况，往往引起零部件因 不可靠而失效，可靠性设计将机械零件的质量定量 化，这样不仅能将零件在指定的运行时间内的失效 概率限制在预先给定的一个较小的范围内，而且能 为零件的定期批量检修提供必要的依据，给设备故 障诊断和维修工作提供保证。模糊可靠性设计方法 充分考虑了载荷、零件尺寸和材料强度性能数据的 随机性和模糊性，将影响齿轮强度的各种参数看成 具有某种概率分布的统计量和模糊数，通过概率理 论和模糊数学计算求解齿轮强度的可靠性，克服了 常规设计中将设计变量一律视为确定量的缺陷，它 比常规的强度设计更接近客观实际，更科学合理。 通过利用模糊可靠性设计理论对塑钢门窗型材包 装机传动齿轮强度进行了分析，解答了齿轮失效的 原因，并提出了相应的改进措施，对提高塑钢门窗 型材包装机传动齿轮运行的安全性和可靠性具有 现实意义。

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