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1、2020/9/25,1,案例教学,机械产品可靠性设计分析,2020/9/25,2,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,2020/9/25,3,锥杆式,概述,2020/9/25,4,概述,锥杆式,2020/9/25,5,概述,锥杆式,2020/9/25,6,概述,周边外翻式,2020/9/25,7,概述,周边内翻式,2020/9/25,8,产品说明,某锁结构示意图,2020/9/25,9,单锁运动仿真,2020/9/25,10,锁系运动仿真,2020/9/25,11,某锁机构FMEA分析,某
2、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,2020/9/25,12,某锁机构FMEA分析,图1主动钩组件结构功能图,2020/9/25,13,某锁机构FMEA分析,某锁机构（正常）对接阶段功能流程图,2020/9/25,14,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
3、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,2020/9/25,15,某锁机构FMEA分析,表 14 对接锁系故障严酷度的定义,严酷度定义,2020/9/25,16,某锁机构FMEA分析,对接锁系故障模式发生概率等级定义,危害性定性分析,2020/9/25,17,某锁机构FMEA分析,FMEA输出 I、II类故障模式(零件)清单,2020/9/25,18,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,2020/9/25,19,某锁机构FTA分析,某锁机构顶事件的选择和描述,2020/9/25,20,某锁机
4、构FTA分析,故障树的建造,锁紧失败故障树,2020/9/25,21,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,2020/9/25,22,某锁机构FTA分析,故障树定性分析 底事件清单,2020/9/25,23,某锁机构FTA分析,故障树分析的结果和建议,2020/9/25,24,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,2020/9/25,25,强度分析仿真,材料属性,2020/9/25,26,载荷分析计算,某锁载荷、约束示意图,2020/9/25,27,传力路线分析,主动钩组
5、件传力路线,2020/9/25,28,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,2020/9/25,29,零件计算示例,主动锁钩常温下的应力变形云图,2020/9/25,30,零件计算结果,2020/9/25,31,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 2.8
6、G Hz处理器 物理内存：Kingston Ecc Reg奇偶校验工作站专用内存 41G 储存介质：双SataII 80G2 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）,2020/9/25,32,动力学分析仿真,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）,2020/9/25,33,动力学分析仿真,绳轮驱动力矩vs偏心轴转角,2020/9/25,34,动力学分析仿真,锁系锁紧前期的绳轮转角vs时间,2020/9/2
7、5,35,动力学分析仿真,被动锁碟簧力vs偏心轴转角,性能试验数据 低温-50,2020/9/25,36,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。,2020/9/25,37,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。,2020/9/25,38,可靠性分析仿真,2020/9/25,39,可靠性分析仿真,2020/9/25,40,谢谢,
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