非对称循环下轴的抗疲劳可靠性设计

邢晨

摘 要：本文介绍了一种计算在非对称循环下轴的抗疲劳可靠性设计的方法。应用可靠性设计理论，设计了非对称循环下轴的抗疲劳可靠性设计的计算流程，并用MicrosoftVisualStudio软件中的C#语言进行编程，并选用Access数据库，编出应用程序使其能够对非对称循环下轴的可靠性设计进行分析和预测。

关键词：疲劳强度；可靠性设计；轴；非对称循环；C#；Access

中图分类号：TB114 文献标识码：A

0.引言

随着当今机械产品复杂程度的提高和工作状态的变化加快，传统方法无法有效地反映它们的客观规律，而能够对随机变量进行分析的可靠性设计则可满足此要求，因此研究可靠性设计势在必行。应用可靠性设计，可以达到在节约材料的同时生产出体积小，质量轻，寿命高，质量好的产品，避免了无谓的能源消耗和浪费。通过对非对称循环下轴的疲劳可靠性设计方法的研究，确定了疲劳可靠性设计的计算流程，并根据这一流程设计了疲劳可靠性设计程序，应用该程序对工程实例进行分析，算出可靠度是否能够达到标准，使产品在设计和生产过程中节约了时间，提高了经济效益，而如果能够缩短可靠性设计的时间，就可以大幅度地提升生产效率，最终达到提高经济效益的目的。

1.非对称循环载荷作用下轴的疲劳可靠性设计的C#程序设计

应用Microsoft Visual Studio软件中的C#语言进行编程，做出能够实现准确预测出轴可靠性的应用程序，使得工作人员只需输入和选择参数就可以迅速地计算出轴的可靠性，极大程度地缩短了计算的时间，避免了不必要的浪费。

1.1 程序流程图

在运行程序之后，选择材料的种类和输入几何参数，从而计算出理论应力集中系数Kt。然后选择修正参数，并输入载荷参数来计算疲劳极限的均值和标准差，通过他们来计算联结系数，通过计算出的联结系数的值查数据库中的表得出可靠度的值，随后生成各项预测数据，最后生成报告。

1.2 程序说明

制作主体框架主要应用Microsoft Visual Studio中工具箱中菜单和工具栏中的MenuStrip控件来实现。该控件的主要作用为显示按功能分组的应用程序命令和选项。在需要添加格式栏的位置添加MenuStrip控件，然后输入所需要的格式栏的菜单名称即可。

常用工具栏的创建可用ToolStrip控件来实现。选择菜单和工具栏中的ToolStrip控件，在合适的位置添加该控件。

本程序需要在选择了分布类型、加工工艺、加工材料、强化方法和尺寸后就可得到对应的表面质量系数，表面质量系数分布系数，表面强化系数，尺寸系数，尺寸系数分布系数和分散系数。并在选择完后，点击确定按钮可以将所选择的数据保存到对应数据库的表中。表面质量系数和表面质量系数分布系数由加工工艺和加工材料两个变量控制，采用先选定材料，之后选定加工工艺和分布类型，然后调用数据库中表所对应的值的程序设计思路来实现数据的显示。表面强化系数，尺寸系数和分散系数的选择。本程序需要在选择了强化方法、尺寸、尺寸分布类型之后在相应的textBox控件中显示相应的值。由于是只有一个变量来控制显示值，因此可以不借用数据库，用switch语句来实现。通过选择comboBox中的变量值来确定相对应的textBox的值，如图1所示。

要将计算结束后所需要的变量值，在对话框中显示出来。主要思路是将计算的结果保存在数据库中，然后调用数据库中的值，在对应的label中显示出来，每次计算结果自动覆盖上一次，避免了数据之间的冲突。

具体对话框内容如图2所示。

生成结果报告。在预测完成之后，需要将预测的结果用txt形式的文本显示出来，使得数据可以被打印或者复制。该程序设计的主要思路为将数据库表中所需要的数据导出，在生成的txt文本中显示出来。

该程序中首先选择需要调用数据库中的表，用string mysql = "select * from JS"；语句来完成该功能。代码myfile.Filter = "TXT文件（*.txt）|*.txt"；的作用为选择生成文件的格式。sr.WriteLine（"编号" + "＼r＼n" + dr["编号"].ToString（）；作用为将数据库中所调用的表中编号所对应的变量值在本文中显示出来，然后进行换行。如需显示其他所需要的信息都可应用该代码。

2.数据库的选用和设计

在本开发程序中，数据量并不是很大，选择Access数据库作为可靠性开发工具的数据库。Access能够很好地满足要求，并且操作简单，同Microsoft Visual Studio连接不需要额外的插件，调用和数据修改方便，稳定性好，对电脑性能要求不高，能够将现有资源的利用达到最大化。

本次数据库设计中主要涉及表面质量系数表，表面质量系数分布系数表，由联结系数查询可靠性数据表以及计算数据和参数选择保存表，将表输入到Access数据库中如图3所示。

材料栏选择的属性为文字、抛光、精车、粗车、磨削、锻造栏的属性为数字，其字段大小为双精度型，选择完后输入数据即可。表面质量系数表，可靠性数据表的设计方法同理。

计算数据和参数选择存储表的作用是将选择的参数保存，使得在计算过程中可以直接调用。计算数据保存的目的则是在预测结果和生成的报告中可以导出。如果所需保存的结果为数据类型，将其字段大小设为双精度型。

结论

本文通过对非对称循环下轴的抗疲劳可靠性设计理论和设计方法的研究，应用Microsoft Visual Studio软件中的C#语言进行编程，设计出了对于非对称循环载荷下轴的抗疲劳可靠性进行预测的软件。缩短可靠性设计过程中计算所花费的时间，同时节省了零件的生产材料，达到了提高经济效益的目的。

参考文献

[1]赵少汴.抗疲劳设计[M].北京：机械工业出版社，1994.