基于田口方法的抗疲劳稳健设计研究.pdf

第19卷第4期 机械科学与技术 V01．19No．4 2000年7月 MECHANICALScIENcEANDTEcHNoLOGY JuIy 文章编号：1003—8728(2000)04一0544—03 基于田口方法的抗疲劳稳健设计研究 郑称德，韩之俊 (南京理工大学经济管理学院，南京210094) 摘要；传统的抗疲劳设计方法往往偏重于可靠性面忽略戚本因素，本文针对此不足，提 出用田口方法进行抗疲劳设计。文中讨论了两种信噪比计算式与可靠度的函数关 系，井以此应用于轴的抗疲劳设计，取得了较好效果。 美t词：抗疲劳设计；田口方法；信噪比；可靠性 中圈分类号：0346．2 文献标识码：A · 引育 在疲劳强度设计中，传统的设计方法主要有名义应力 为望小特性，因此信噪比计算式为 疲劳强度设计法、局部应力应变分析法和损伤容限设计等， 7l—lOlog 近年来，随着疲劳敦据的不断充实，以概率统计为基础的可 靠性设计在疲劳强度设计中应用莲渐广泛起来．由于考虑 了强度和应力的分布，它比前三种设计方法更为合理，也更 为安全。但是，在这些以寿俞或可靠度为指标的设计方法 …崦瓦等等南… 中，有一个重要的因素一成本被忽略了。在当今竞争日益激 烈的市场中．产品不仅需要稳定的性能，还必须有低廉的价 得另一信噪比计算式： 格，才能赢得竞争。因此，强调产品可靠性的同时，尽可能降 氇2稀…+％” 低成本是今后产品设计的必然趋势。 田口方法(Taguchlmethod)又称质量工程学，是一种 工程化的稳健设计方法，其实质是通过信噪比对由不同参 根据强度一应力干涉理论，依下式计算可靠度： 数构成的产品宴行功能性评价，选择出最佳设计方案，从而 使产品更稳健，同时降低其成本。目前田口方法多应用在电 只一￡去s。2～z (3) 子和化工方面，在机械方面仅有刀具切削、寿命试验等实 例。为了使田口方法能在机械设计上得到大力推广，本文试 雎】D～一。 其中：联结系数z一 图对其在机械零件抗疲劳设计方面的应用作一些探讨。 √醴…+s； 1 抗疲劳设计的功能性评价机理 在田口方法设计中，信噪比7是产品性能的评价测度． 易，也没有必要。一种直观的方法是用插值拟合出函数曲线 而疲劳可靠性设计的主要指标为可靠度R，因此在以田口 方法进行抗疲劳设计，首先必须明确信噪比与可靠度的关 系，只有信噪比是可靠度的单词递增函数，信噪比才能有效 地评价零件可靠性。 数设计的内表各组合之间雎一心，、s‰和鼻。均存在变 设某零件承受交变载荷，强度一…、应力儿分布分别 动，所以，h^的实际关系曲线应如图1。 为Ⅳ(触一．。，受一。。)和Ⅳ(汽，s之)，二者相互独立。依据田口 对于内表各种组合，零件可靠度有可能出现两种情形· 方法理论，对此零件进行功能性评价有两种方案a Ro (1)以，孔．o一钆作为输出特性，则 倒如R=o y～Ⅳ(曲一．。一“。，s：一。。+s乞)为望大特性，其倒数 万方数据 器萼品嚣{茹蒜鬻器2)，男(汉族)．江西余干人，南京理工大学经济管理学院博士研究生