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遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
前言
21世紀(jì)是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新的時(shí)代，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用使預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)獲得高速而廣泛的發(fā)展，在鋼筋混凝土中，鋼筋是不可缺少的構(gòu)架材料，而鋼筋的加工和成型直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、造價(jià)、工程質(zhì)量以及施工進(jìn)度。所以，鋼筋加工機(jī)械是建筑施工中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。
在土木工程中，鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土是主要的建筑構(gòu)件，擔(dān)當(dāng)著極其重要的承載作用，其中混凝土承受壓力，鋼筋承擔(dān)壓力。鋼筋混凝土構(gòu)件的形狀千差萬(wàn)別，從鋼材生產(chǎn)廠家購(gòu)置的各種類型鋼筋，根據(jù)生產(chǎn)工藝與運(yùn)輸需要，送達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，其形狀也是各異。為了滿足工程的需要，必須先使用各種鋼筋機(jī)械對(duì)鋼筋進(jìn)行預(yù)處理及加工。為了保證鋼筋與混凝土的結(jié)合良好，必須對(duì)銹蝕的鋼筋進(jìn)行表面除銹、對(duì)不規(guī)則彎曲的鋼筋進(jìn)行拉伸于調(diào)直；為了節(jié)約鋼材，降低成本，減少不必要的鋼材浪費(fèi)，可以采用鋼筋的冷拔工藝處理，以提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度。在施工過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼筋配制時(shí)，由于鋼筋配制的部位不同，鋼筋的形狀、大小與粗細(xì)存在著極大差異，必須對(duì)鋼筋進(jìn)行彎曲、切斷等等。
隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在土木工程與建筑施工中，不同類型的鋼筋機(jī)械與設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)提高工程質(zhì)量、確保工程進(jìn)度，發(fā)揮著重要作用。鋼筋調(diào)直機(jī)械作為鋼筋及預(yù)應(yīng)力機(jī)械的一種類型，在土木與建筑工程建設(shè)中有重要應(yīng)用，鋼筋調(diào)直也是鋼筋加工中的一項(xiàng)重要工序。通常鋼筋調(diào)直機(jī)用于調(diào)直14mm以下的盤(pán)圓鋼筋和冷拔鋼筋，并且根據(jù)需要的長(zhǎng)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)直和切斷，在調(diào)直過(guò)程中將鋼筋表面的氧化皮、鐵銹和污物除掉。
1 鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計(jì)
1.1 鋼筋調(diào)直機(jī)的分類
鋼筋調(diào)直機(jī)按調(diào)直原理的不同分為孔摸式和斜輥式兩種；按切斷機(jī)構(gòu)的不同分為下切剪刀式和旋轉(zhuǎn)剪刀式兩種；而下切剪刀式按切斷控制裝置的不同又可分為機(jī)械控制式與光電控制式。本次設(shè)計(jì)為機(jī)械控制式鋼筋調(diào)直機(jī)，切斷方式為下切剪刀式。
1.2 鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直剪切原理
下切剪刀式鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直剪切原理如圖所示：
圖1-1調(diào)直剪切原理
Fig.1-1 principle of straightening and sheering
1-盤(pán)料架；2-調(diào)直筒；3-牽引輪；4-剪刀；5-定長(zhǎng)裝置；
工作時(shí)，繞在旋轉(zhuǎn)架1上的鋼筋，由連續(xù)旋轉(zhuǎn)著的牽引輥3拉過(guò)調(diào)直筒2，并在下切剪刀4中間通過(guò)，進(jìn)入受料部。當(dāng)調(diào)直鋼筋端頭頂動(dòng)定長(zhǎng)裝置的直桿5后，切斷剪刀便對(duì)鋼筋進(jìn)行切斷動(dòng)作，然后剪刀有恢復(fù)原位或固定不動(dòng)。如果鋼絲的牽引速度V=0.6m/s.而剪刀升降時(shí)間t=0.1s，則鋼絲在切斷瞬間的運(yùn)動(dòng)距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運(yùn)動(dòng)，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機(jī)的調(diào)直速度不宜太快。
1.3 鋼筋調(diào)直機(jī)的主要技術(shù)性能
表1-1鋼筋調(diào)直機(jī)的型號(hào)規(guī)格及技術(shù)要求
Tab.1-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine
參數(shù)名稱
數(shù)值
調(diào)直切斷鋼筋直徑（mm）
4～8
鋼筋抗拉強(qiáng)度(MPa)
650
切斷長(zhǎng)度(mm)
300～6000
切斷長(zhǎng)度誤差(mm/m)
牽引速度(m/min)
40
調(diào)直筒轉(zhuǎn)速(r/min)
2800
送料、牽引輥直徑(mm)
90
電機(jī)型號(hào)：調(diào)直
牽引
切斷
功率： 調(diào)直(kW)
牽引(kW)
切斷(kW)
5.5
外形尺寸：長(zhǎng)(mm)
寬(mm)
高(mm)
7250
550
1220
整機(jī)重量(kg)
1000
1.4 鋼筋調(diào)直機(jī)工作原理與基本構(gòu)造
該鋼筋調(diào)直機(jī)為下切剪刀式，工作原理如圖所示：
圖1-2鋼筋調(diào)直機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig.1-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine
1-電動(dòng)機(jī)；2-調(diào)直筒；3-減速齒輪；4-減速齒輪；5-減速齒輪；6-圓錐齒輪；7-曲柄軸；8-錘頭；9-壓縮彈簧；10-定長(zhǎng)拉桿；11-定長(zhǎng)擋板；12-鋼筋；13-滑動(dòng)刀臺(tái)；14-牽引輪；15-皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)作總動(dòng)力裝置，電動(dòng)機(jī)軸端安裝兩個(gè)V帶輪，分別驅(qū)動(dòng)調(diào)直筒、牽引和切斷機(jī)構(gòu)。其牽引、切斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)如下：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，經(jīng)V帶輪帶動(dòng)圓錐齒輪6旋轉(zhuǎn)，通過(guò)另一圓錐齒輪使曲柄軸7旋轉(zhuǎn)，在通過(guò)減速齒輪3、4、5帶動(dòng)一對(duì)同速反向回轉(zhuǎn)齒輪，使?fàn)恳?4轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鋼筋12向前運(yùn)動(dòng)。曲柄輪7上的連桿使錘頭8上、下運(yùn)動(dòng)，調(diào)直好的鋼筋頂住與滑動(dòng)刀臺(tái)13相連的定長(zhǎng)擋板11時(shí)，擋板帶動(dòng)定長(zhǎng)拉桿10將刀臺(tái)拉到錘頭下面，刀臺(tái)在錘頭沖擊下將鋼筋切斷。
切斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示：
圖1-3鋼筋調(diào)直機(jī)的切斷機(jī)構(gòu)
Fig.1-3 cut off mechanism of reinforcement bar straightening machine
1-曲柄輪；2-連桿；3-錘頭；4-定長(zhǎng)拉桿；5-鋼筋；6-復(fù)位彈簧；7-刀臺(tái)座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；
下切刀8固定在刀座臺(tái)7上，調(diào)直后的鋼筋從切刀中孔中通過(guò)。上切刀9安裝在刀架10上，非工作狀態(tài)時(shí)，上刀架被復(fù)位彈簧6推至上方，當(dāng)定長(zhǎng)拉桿4將刀臺(tái)座7拉到錘頭3下面時(shí)，上刀架受到錘頭的沖擊向下運(yùn)動(dòng)，鋼筋在上、下刀片間被切斷。在切斷鋼筋時(shí)，切刀有一個(gè)下降過(guò)程，下降時(shí)間一般為0.1s，而鋼筋的牽引速度為0.6m/s,因此在切斷瞬間，鋼筋可有0.6×0.1=0.06m的運(yùn)動(dòng)距離，而實(shí)際上鋼筋在被切斷的瞬間是停止運(yùn)動(dòng)的，所以造成鋼筋在牽引輪中的滑動(dòng)，使?fàn)恳喪艿侥p。因此，調(diào)直機(jī)的調(diào)直速度不宜太快。
調(diào)直機(jī)的電氣控制系統(tǒng)圖為：
圖1-4 鋼筋調(diào)直機(jī)的電器線路
Fig.1-4 electrical circuit of reinforcement bar straightening machine
RD-熔斷器；D-交流接觸器；RJ-熱繼電器；AN-常開(kāi)按鈕；D-電動(dòng)機(jī)；QK-轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；
調(diào)直機(jī)的傳動(dòng)示意展開(kāi)圖：
圖1-5 鋼筋調(diào)直機(jī)的傳動(dòng)示意展開(kāi)圖：
Fig.1-5 transmission opening figure of reinforcement bar straightening machine
1-電動(dòng)機(jī)；2-調(diào)直筒；3-皮帶輪；4-皮帶輪；5-皮帶輪；6-齒輪；7-齒輪；8-齒輪；9-齒輪；10-齒輪；11-齒輪；12-錐齒輪；13-錐齒輪；14-上壓輥；15-下壓輥；16-框架；17-雙滑塊機(jī)構(gòu)；18-雙滑塊機(jī)構(gòu)；19-錘頭；20-上切刀；21-方刀臺(tái)；22-拉桿；
電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角膠帶驅(qū)動(dòng)調(diào)直筒2旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼筋調(diào)直。經(jīng)電動(dòng)機(jī)上的另一膠帶輪以及一對(duì)錐齒輪帶動(dòng)偏心軸，再經(jīng)二級(jí)齒輪減速，驅(qū)動(dòng)上下壓輥14、15等速反向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)鋼筋牽引運(yùn)動(dòng)。又經(jīng)過(guò)偏心軸和雙滑塊機(jī)構(gòu)17、18，帶動(dòng)錘頭19上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上切刀20進(jìn)入錘頭下面時(shí)即受到錘頭敲擊，完成鋼筋切斷。
上壓輥14裝在框架16上，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心手柄可使框架銷作轉(zhuǎn)動(dòng)，以便根據(jù)鋼筋直徑調(diào)整
壓輥間隙。方刀臺(tái)21和承受架的拉桿22相連，當(dāng)鋼筋端部頂?shù)嚼瓧U上的定尺板時(shí)，將方
刀臺(tái)拉到錘頭下面，即可切斷鋼筋。定尺板在承受架上的位置，可以按切斷鋼筋所需長(zhǎng)度
進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2 主要計(jì)算
2.1 生產(chǎn)率和功率計(jì)算
2.1.1 生產(chǎn)率計(jì)算
（2-1）式中 D-牽引輪直徑（mm）
N-牽引輪轉(zhuǎn)速（r/min）
-每米鋼筋重量（kg）
K-滑動(dòng)系數(shù)，一般取K=0.95～0.98
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：
2.1.2 功率計(jì)算，選擇電動(dòng)機(jī)
調(diào)直部分：
調(diào)直筒所需的功率：
（2-2）
式中 `
調(diào)直筒的扭矩：
（2-3）
式中
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)，得：
牽引部分：
鋼筋牽引功率：
（2-4）
式中
牽引輪壓緊力：
（2-5）
式中
切斷部分：
鋼筋剪切功率：
（2-6）
式中
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算得：
鋼筋切斷力P：
（2-7）
式中 d-鋼筋直徑，mm
-材料抗剪極限強(qiáng)度，
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：
鋼筋切斷機(jī)動(dòng)刀片的沖程數(shù)n：
(r/min) （2-8）
式中 -電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min
i-機(jī)械總傳動(dòng)比
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：
(r/min)
作用在偏心輪軸的扭矩M：
（2-9）
式中 -偏心距，mm
－偏心輪半徑與滑塊運(yùn)動(dòng)方向所成之角
－
L-連桿長(zhǎng)度，mm
－偏心輪軸徑的半徑，mm
-偏心輪半徑，mm
－滑塊銷半徑，mm
-滑動(dòng)摩擦系數(shù)，=0.10～0.15
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：
驅(qū)動(dòng)功率N：
（2-10）式中 -作用在偏心輪軸的扭矩，N mm
-鋼筋切斷次數(shù)，1/min
-傳動(dòng)系統(tǒng)總效率
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得：
=
總功率：
考慮到摩擦損耗等因素，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，功率為5.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min.
2.2 第一組皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的原始條件為：傳動(dòng)的工作條件，傳遞的功率P，主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速、（傳動(dòng)比i），傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)；
傳動(dòng)中心距；
帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；
計(jì)算初拉力， 帶對(duì)軸的壓力
設(shè)計(jì)的步驟和方法
2.2.1 確定設(shè)計(jì)功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間等因素，設(shè)計(jì)功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-11）
式中 P-傳遞的額定功率，（KW）
-工作情況系數(shù)，=1.2
4.141.2=4.97(KW)
2.2.2 初選帶的型號(hào)
根據(jù)設(shè)計(jì)功率和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=1440r/mim。選定帶的型號(hào)為A型。
2.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和
（1）選擇，由，查表得 =280（mm）
（2）驗(yàn)算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過(guò)多，故V應(yīng)在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-12）
（3）計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑：
=i ==138.57（mm） （2-13）
取標(biāo)準(zhǔn)值=140（mm）
2.2.4 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
一般取 （2-14）
計(jì)算相應(yīng)于的帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1600（mm）
實(shí)際中心距： （2-15）
2.2.5 驗(yàn)算小輪包角
（2-16）
2.2.6 計(jì)算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-17）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實(shí)驗(yàn)條件不符（）時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響
-長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響
-實(shí)驗(yàn)條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動(dòng)比時(shí)，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計(jì)算式為：
（2-18）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動(dòng)比系數(shù) =1.12
2.2.7 計(jì)算帶作用在軸上的載荷Q
為設(shè)計(jì)軸和軸承，應(yīng)計(jì)算出V帶對(duì)軸的壓力Q：
（2-19）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
（2-20）
（2-21）
2.3 第二組皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
57
設(shè)計(jì)的原始條件為：傳動(dòng)的工作條件，傳遞的功率P，主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速、（傳動(dòng)比i），傳動(dòng)對(duì)外廓尺寸的要求。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的型號(hào)、長(zhǎng)度、根數(shù)；
傳動(dòng)中心距；
帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；
計(jì)算初拉力， 帶對(duì)軸的壓力
2.3.1 確定設(shè)計(jì)功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間等因素，設(shè)計(jì)功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-22）
式中 P-傳遞的額定功率，KW
-工作情況系數(shù)，=1.2
1.361.2=1.632(KW)
2.3.2 初選帶的型號(hào)
根據(jù)設(shè)計(jì)功率和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=1440r/mim。選定帶的型號(hào)為A型。
2.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和
（1）選擇，由，查表得 =140mm
（2）驗(yàn)算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過(guò)多，故V應(yīng)在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-23）
（3）計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑：
=i ==280（mm） （2-24）
取標(biāo)準(zhǔn)值=280mm
2.3.4 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
一般取 （2-25）
計(jì)算相應(yīng)于的帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1400（mm）
實(shí)際中心距： （2-26）
2.3.5 驗(yàn)算小輪包角
（2-27）
2.3.6 計(jì)算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-28）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實(shí)驗(yàn)條件不符（）時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響
-長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響
-實(shí)驗(yàn)條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動(dòng)比時(shí)，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計(jì)算式為：
（2-29）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動(dòng)比系數(shù) =1.12
2.3.7 計(jì)算帶作用在軸上的載荷Q
為設(shè)計(jì)軸和軸承，應(yīng)計(jì)算出V帶對(duì)軸的壓力Q：
（2-30）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
2.3.8 主動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)
軸伸直徑d=38mm, 長(zhǎng)度L=80mm，故主動(dòng)帶輪軸孔直徑應(yīng)取，轂長(zhǎng)應(yīng)小于80mm.大主動(dòng)帶輪結(jié)構(gòu)為輻板式帶輪，小主動(dòng)帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)心式帶輪，輪槽尺寸及輪寬等按表計(jì)算得：
小帶輪：基準(zhǔn)寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準(zhǔn)線上槽深5mm； 基準(zhǔn)線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對(duì)稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑； 輪槽角； 極限偏差mm；當(dāng)B＜1.5時(shí)，L=B=35mm，為軸的直徑；
大帶輪：基準(zhǔn)寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準(zhǔn)線上槽深5mm； 基準(zhǔn)線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對(duì)稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑： 輪槽角； 極限偏差mm；；
3 直齒輪設(shè)計(jì)
在閉式傳動(dòng)中，輪齒折斷和點(diǎn)蝕均可能發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定傳動(dòng)主要參數(shù)，再驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
小齒輪齒數(shù)應(yīng)大于17齒，以避免根切現(xiàn)象而影響齒根彎曲強(qiáng)度，一般取=18～40，=i。為防止輪齒早期損壞，，應(yīng)盡量互為質(zhì)數(shù)。當(dāng)分度圓直徑確定時(shí)，在滿足齒根彎曲強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)減少模數(shù)以增加齒數(shù)，有利于提高重合度。對(duì)傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)，模數(shù)應(yīng)大于2mm（至少1.5mm）,齒數(shù)比(傳動(dòng)比)i不宜過(guò)大,以小于5為佳,以防止兩齒輪直徑相差過(guò)大及輪齒工作負(fù)擔(dān)相差過(guò)大。
增大齒寬b時(shí)，輪齒的工作應(yīng)力和都將減少，有利于提高輪齒承載能力，但b過(guò)大易造成載荷沿齒寬分布不均勻。對(duì)于制造安裝精度要求高，軸和支承剛度大，齒輪相對(duì)于軸承是對(duì)稱布置時(shí)，可取稍大些，0.8～1.4。非對(duì)稱布置時(shí)0.6～1.2；懸臂布置及開(kāi)式傳動(dòng)中0.3～0.4。在硬度HB＞350的硬齒面?zhèn)鲃?dòng)中，還應(yīng)下降50%。
一級(jí)減數(shù)直齒輪設(shè)計(jì)
已知一級(jí)傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速=720r/min,傳動(dòng)比i=2.7,每天1班，，預(yù)期壽命10年。
3.1 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)
根據(jù)使用情況和估計(jì)速度m/s,則選用8級(jí)精度的齒輪。選擇材料：小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，；大齒輪選用45號(hào)鋼 ，正火處理，；按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分度圓上的壓力角；對(duì)于正常齒，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)
3.1.1 計(jì)算許用應(yīng)力
（3-1）
主動(dòng)輪和從動(dòng)輪齒面硬度為230HBS和170HBS，，并查圖得，=570Mpa,=520Mpa,查圖得，=1.0，=1.14, =1.0,
=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。
（3-2）
（3-3）
3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距
小齒輪轉(zhuǎn)距： （3-4）
初取，取，查表得， （3-5）
確定中心距：
（3-6）
取a=155mm
估計(jì)模數(shù)：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=3mm.
各輪齒數(shù)：
（3-7）
取
實(shí)際傳動(dòng)比 （3-8）
傳動(dòng)比誤差 許用
分度圓直徑：
（3-9）
驗(yàn)算圓周速度 ,選擇8級(jí)精度的齒輪合適。
3.1.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度
因電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，查表，，由于速度v=3.17m/s,8級(jí)精度齒輪 ，查圖得 ，軸上軸承不對(duì)稱分布，且，查圖得 ，齒寬b=。取b=54mm,。
查表得
載荷系數(shù) （3-10）
計(jì)算端面和縱向重合度：
（3-11）
（3-12）
由查圖得，，取u=2.7
（3-13）
=158MP 安全。
3.1.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
根據(jù)材料熱處理，查圖 ，查圖 ，則計(jì)算出許用應(yīng)力
（3-14）
（3-15）
由圖得，
驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度
（3-16）
（3-17）
安全。
3.1.5 齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
同理
當(dāng)3軸4軸間傳動(dòng)比=2.5時(shí)，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
軸4和軸5間的傳動(dòng)比=1，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
4 錐齒輪的設(shè)計(jì)
初定齒數(shù)比u=1.計(jì)算兩錐齒輪，參照GT4-8型調(diào)直機(jī)的傳動(dòng)示意展開(kāi)圖
錐齒輪材料采用45號(hào)鋼加工制造，采用大圓角留磨滾刀加工，齒面滲碳淬火磨齒，并采用齒面強(qiáng)化噴丸工藝，以提高接觸與彎曲強(qiáng)度。錐齒輪～63，精度6Cgb11365-89。（ 噴丸強(qiáng)化工藝,此技術(shù)提供一種通過(guò)利用噴丸強(qiáng)化工藝在齒輪表面形成壓縮殘余應(yīng)力來(lái)提高齒輪的疲勞強(qiáng)度的方法。此技術(shù)的方法是在利用高壓空氣向齒輪表面投射大量的噴丸時(shí)向與連接作為噴射對(duì)象的齒輪齒的齒根圓與漸開(kāi)線的交點(diǎn)及與上述噴射對(duì)象的齒輪齒相鄰的齒輪齒的齒頂圓與漸開(kāi)線的交點(diǎn)的直線平行的方向，更具體地講，是向與該直線成0°至15°角的方向投射。）
軸交角。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作載荷略有輕微沖擊，錐齒輪1懸臂支承，錐齒輪2兩端支承，傳遞轉(zhuǎn)矩：
，轉(zhuǎn)速720r/min。 （4-1）
1．基本參數(shù)：
2．初步設(shè)計(jì)： （4-2）式中 K-載荷系數(shù)，取1.5
u-齒數(shù)比，取1
-齒輪的許用接觸應(yīng)力
-估計(jì)時(shí)的安全系數(shù)，取1.1
-試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限
估算的結(jié)果： =
幾何尺寸： 齒數(shù)比： 齒數(shù) =25；=25 （4-3）
=4 m——模數(shù)
大端分度圓直徑：
（4-4）
分錐角：
（4-5）
（4-6）
外錐距： （4-7）
齒寬：
=0.25～0.33取=0.3 （4-8）
（重載荷3.03.5）
平均分度圓直徑：
（4-9）
中錐距： （4-10）
平均模數(shù)： （4-11）
齒距：P==3.144=12.56mm （4-12）
齒寬系數(shù)：=0.3
節(jié)錐角：
高度變位系數(shù)： （4-13）
齒頂高： （4-14）
齒根高： （4-15）
頂隙： （4-16）
齒頂角： （4-17）
齒根角： （4-18）
齒寬中點(diǎn)分度圓直徑：
（4-19）
齒寬中點(diǎn)螺旋角：
大端齒頂圓直徑：
（4-20）
大端齒根圓直徑：
（4-21）
頂錐角： （4-22）
根錐角： （4-23）
安裝距：A，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定。
冠頂距：
軸線交角 （4-24）
當(dāng) （4-25）
輪冠距： （4-26）
錐齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算：
接觸強(qiáng)度校核 （4-27）
式中 分度圓的切向力 N
使用系數(shù)
動(dòng)載荷系數(shù)
載荷分布系數(shù)
載荷分配系數(shù)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)
重合度、螺旋角系數(shù)
錐齒輪系數(shù)
計(jì)算結(jié)果：
許用接觸應(yīng)力 （4-28）
式中 試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限
壽命系數(shù)
潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)
最小安全系數(shù)
尺寸系數(shù)
工作硬化系數(shù)
計(jì)算結(jié)果
通過(guò)
彎曲強(qiáng)度校核 （4-29）
式中 復(fù)合齒形系數(shù)
重合度和螺旋角系數(shù)
其余項(xiàng)同前，并且
計(jì)算結(jié)果：
許用彎曲應(yīng)力：
（4-30）
式中 齒根基本強(qiáng)度
壽命系數(shù)
相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)
相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)
尺寸系數(shù)
最小安全系數(shù)
計(jì)算結(jié)果
通過(guò)
5 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
5.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
5.1.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5-1軸的結(jié)構(gòu)圖
Fig.5-1 construction figure of shaft one
5.1.2 求出齒輪受力
輸出軸轉(zhuǎn)矩： （5-1）
齒輪圓周力： （5-2）
齒輪軸向力： （5-3）
齒輪徑向力： （5-4）
支反力： XOY面 （垂直面）
（5-5）
XOZ面（水平面）
（5-6）
XOY面上的彎矩：
（5-7）
XOZ面上的彎矩：
（5-8）
合成彎矩：
（5-9）
當(dāng)量彎矩：
（5-10）
取危險(xiǎn)截面按當(dāng)量彎矩驗(yàn)算直徑。危險(xiǎn)截面取左軸承處（載荷最大）及安裝帶輪處（軸徑最小且載荷較大、有鍵槽）。
右軸承部位驗(yàn)算
（5-11）
d=45mm＞35mm,合格。
安裝帶輪部位驗(yàn)算
（5-12）
d=30mm＞20mm,合格。
該軸段有鍵槽，計(jì)算軸徑加大4%，d=30＞20×1.04=20.8，合格
綜上計(jì)算結(jié)果，該軸強(qiáng)度足夠。
5.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
5.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5-2軸的結(jié)構(gòu)圖
Fig.5-2 construction figure of shaft two
5.2.2 求出齒輪受力
輸出軸轉(zhuǎn)矩： （5-13）
圓柱齒輪
齒輪圓周： （5-14）
齒輪徑向力： （5-15）
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪
齒輪圓周力： （5-15）
齒輪軸向力： （5-16）
齒輪徑向力： （5-17）
支反力 XOY面 （垂直面）
（5-18）
XOZ面（水平面）
（5-19）
XOY面上的彎矩：
（5-20）
XOZ面上的彎矩：
（5-21）
合成彎矩：
（5-22）
當(dāng)量彎矩：
（5-23）
取危險(xiǎn)截面按當(dāng)量彎矩驗(yàn)算直徑。危險(xiǎn)截面取右軸承處（載荷最大）、安裝圓柱齒輪處、安裝錐齒輪處及安裝偏心輪處。
右軸承處驗(yàn)算
（5-24）
d=35mm＞29.8mm,合格。
安裝圓柱齒輪處驗(yàn)算
（5-25）
d=40mm＞28.4mm,合格。
該軸段有鍵槽，計(jì)算軸徑加大4%，d=40＞28.4×1.04=29.5mm,合格。
安裝錐齒輪處驗(yàn)算
（5-26）
d=35mm＞18mm,合格。
該軸段有鍵槽，計(jì)算軸徑加大4%，d=35＞18×1.04=18.72mm,合格。
安裝偏心輪處
（5-27）
d=25mm＞17mm,合格。
該軸段有鍵槽，計(jì)算軸徑加大4%，d=25＞17×1.04=17.68mm，合格。
綜上計(jì)算結(jié)果，該軸強(qiáng)度足夠。
6 主要零件的規(guī)格及加工要求
6.1 調(diào)直筒及調(diào)直塊
調(diào)直筒及調(diào)直塊的尺寸要求見(jiàn)零件圖，調(diào)直筒可用一般結(jié)構(gòu)鋼或碳鋼制造，調(diào)直塊須用廠具鋼制造，并進(jìn)行熱處理，塊的內(nèi)孔要具有一定的光潔度。GT4-8型調(diào)直機(jī)的調(diào)直筒，有兩套調(diào)直模，每套有五個(gè)，其中一套內(nèi)徑為10mm，可以調(diào)直6～8mm直徑的鋼筋，另一套內(nèi)徑為6mm，可調(diào)直5mm直徑以下的鋼筋。調(diào)直模用工具鋼制成，并經(jīng)熱處理。安裝時(shí)，調(diào)直模的喇叭口應(yīng)全部向調(diào)直筒進(jìn)口方向。調(diào)直模在調(diào)直筒中的安裝位置如圖所示，
圖6-1調(diào)直模的安裝方法
Fig.6-1 installation method of straightening model
調(diào)直模偏移量的大小，要根據(jù)調(diào)直模的磨損程度和鋼筋的性質(zhì)通過(guò)試驗(yàn)確定，一般為7～10mm，但不論采用哪種方法，調(diào)直筒最外兩端的兩個(gè)調(diào)直模，必須在調(diào)直筒導(dǎo)孔的軸線上，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋調(diào)的不直，應(yīng)及時(shí)調(diào)整調(diào)直模的偏移量。
6.2.齒輪
調(diào)直機(jī)上的所有齒輪均采用45號(hào)鋼加工制造，并須經(jīng)過(guò)表面淬火等熱處理。
6.3.調(diào)直機(jī)的各傳動(dòng)軸均安裝滾動(dòng)軸承
表1-1鋼筋調(diào)直機(jī)的軸承型號(hào)及用量
Tab.1-1 bearing size and number of reinforcement bar straightening machine
軸承名稱
型號(hào)
數(shù)量
安裝部位
軸承名稱
型號(hào)
數(shù)量
安裝部位
單列圓錐滾子軸承
7206
1
錐齒輪軸左端
單列圓錐滾子軸承
7512
1
偏心軸下端
雙列向心球軸承
1307
1
錐齒輪軸右端
單列向心球軸承
306
2
下壓輥軸兩端
單列圓錐滾子軸承
7308
1
偏心軸上端
單列向心球軸承
306
2
上壓輥軸兩端
6.4 傳送壓輥的選用和調(diào)整
調(diào)直機(jī)有兩對(duì)鋼筋傳送壓輥供選用，每對(duì)壓輥上又有兩種深度的環(huán)槽，因此應(yīng)根據(jù)鋼筋直徑選擇適當(dāng)?shù)膲狠伈?。一般在夾緊鋼筋后，應(yīng)保證上下壓輥之間有3mm左右的間隙為合適。
傳送鋼筋的牽引力，決定于壓輥間的壓緊程度，壓緊度要保證鋼筋能順利的被牽引前進(jìn)，不應(yīng)有明顯的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，而且在被切斷的一瞬間，應(yīng)能允許鋼筋與壓輥之間發(fā)生打滑現(xiàn)象。
6.5 定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)的選擇與調(diào)整
鋼筋切斷長(zhǎng)度，由定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)整，為了保證切斷質(zhì)量，首先要按滑動(dòng)刀臺(tái)的活動(dòng)上切刀位置，調(diào)整其固定切刀，使上下兩切刀的刃口間有1mm以內(nèi)的間隙，并經(jīng)常檢查下切刀的鎖緊螺母有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，以及上切刀的抬刀彈簧的彈性。
滑動(dòng)刀臺(tái)的回位是靠壓縮彈簧的張力，在定尺拉桿上裝有三個(gè)壓縮彈簧，在調(diào)直粗鋼筋時(shí)，三個(gè)彈簧同時(shí)起作用。當(dāng)調(diào)直細(xì)鋼筋時(shí)，只需1～2彈簧。彈簧的預(yù)緊力是以保證能可靠的回位為準(zhǔn)。如果彈簧預(yù)緊力不足，會(huì)造成滑動(dòng)刀臺(tái)停留在錘頭下發(fā)生連切鋼筋的故障，若彈簧預(yù)緊力過(guò)大，則鋼筋不易頂動(dòng)頂尺板，而發(fā)生鋼筋頂彎或切斷尺寸不準(zhǔn)，并造成壓輥過(guò)度損傷鋼筋的現(xiàn)象。
鋼筋發(fā)生連切現(xiàn)象，除由于彈簧的預(yù)緊力不足外，還可能是傳送壓輥壓力過(guò)大，或者是料槽的鋼筋下落阻力過(guò)大所造成的。所以，發(fā)生不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停車檢查，進(jìn)行調(diào)整。
7 結(jié)論
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機(jī)械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的設(shè)備。建筑生產(chǎn)與施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、降低施工現(xiàn)場(chǎng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于建筑機(jī)械能夠?yàn)榻ㄖI(yè)提供必要的技術(shù)設(shè)備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個(gè)重要標(biāo)志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)、提高經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與加快工程建設(shè)速度提供了重要的手段。所以，提高建筑機(jī)械的管理、使用、維護(hù)與維修能力，對(duì)加快建筑生產(chǎn)與施工速度，具有十分重要的意義。
本文根據(jù)鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計(jì)原則和具體要求，結(jié)合工地的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，該鋼筋調(diào)直機(jī)具備良好的機(jī)動(dòng)性，它體積小，重量輕，能快速的在不同場(chǎng)地之間轉(zhuǎn)移，它能量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，最大限度的發(fā)揮設(shè)備的利用率和生產(chǎn)率。本次設(shè)計(jì)借助于AUTOCAD進(jìn)行繪圖，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
本次設(shè)計(jì)還存在不足之處，一是由于鋼筋的牽引速度V=0.6m/s,而剪刀升降時(shí)間t=0.1s,則鋼筋在切斷的瞬間的運(yùn)動(dòng)距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運(yùn)動(dòng)，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機(jī)的調(diào)直速度不宜太快。二是由于機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和整體性，本人掌握不夠全面。三是由于經(jīng)驗(yàn)方面的欠缺，故需要進(jìn)一步的研究和實(shí)踐。
致謝
本設(shè)計(jì)在導(dǎo)師康文龍教授的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著康文龍導(dǎo)師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意，祝愿導(dǎo)師身體健康。
在論文的完成過(guò)程當(dāng)中，同時(shí)得到了季璐瑤、璀璨的熱情幫助，一并表示深深地感謝!
最后，誠(chéng)摯的感謝所有參加本論文評(píng)審和答辯的各位老師，感謝你們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間參加我的答辯。
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附錄A 譯文
降低商用飛機(jī)的直接維護(hù)費(fèi)用的方法
Haiqiao Wu
Yi Liu
Yunliang Ding和
Jia Liu
[作者]
Haiqiao Wu，Yi Liu，Yunliang Ding和Jia Liu都是在中華人民共和國(guó)南京大學(xué)航空宇航工程學(xué)院從事航空學(xué)和行于學(xué)的學(xué)者。
[關(guān)鍵詞]
直接費(fèi)用，商用飛機(jī)，維護(hù)費(fèi)用，專家，鑒定測(cè)試
[摘要]
商用飛機(jī)的直接維護(hù)費(fèi)用（DMC）對(duì)飛機(jī)費(fèi)用的所有權(quán)起一個(gè)重要作用。我們的研究目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)一些減少DMC的方法。本論文首先指出設(shè)計(jì)和果實(shí)診斷是影響DMC的主要因素，對(duì)于特定的航空公司這一因素，可忽略不計(jì)。一項(xiàng)R&M設(shè)計(jì)的新觀念——為了要減少DMC，本論文討論了自由操作時(shí)期和過(guò)失診斷專家系統(tǒng)的維護(hù)。
[電子的通路路徑]
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降低商用飛機(jī)的直接維護(hù)費(fèi)用的方法
[介紹]
商用飛機(jī)的維護(hù)活動(dòng)是飛機(jī)耐飛性能的一個(gè)必要組成部分。飛機(jī)維護(hù)是令飛機(jī)回復(fù)到可使用狀態(tài)下的一個(gè)上木。它包括維護(hù)、修理、徹底檢查、檢驗(yàn)和狀態(tài)測(cè)定。它可以分為兩種類型。
修正的維護(hù)。這些活動(dòng)，即由提供對(duì)于某一已知的或疑似的故障及（或）缺陷的方案，來(lái)是失敗的結(jié)果回復(fù)到一種令人滿意的情況。修正的維護(hù)大體上可分為過(guò)失確認(rèn)、過(guò)失隔離、拆卸、替換、重新裝配、對(duì)準(zhǔn)或者調(diào)整，以及測(cè)試。這一種維護(hù)的類型即是不預(yù)定的維護(hù)，而且受益于診斷的使用以減輕在維護(hù)資源方面的負(fù)擔(dān)。
預(yù)防的維護(hù)。這些活動(dòng)，即由系統(tǒng)檢驗(yàn)、探測(cè)、疲勞項(xiàng)目的替換、調(diào)整、口徑測(cè)定，以及清潔等，來(lái)使之保持在可使用狀態(tài)。在飛機(jī)和儀器的整個(gè)壽命中，它以一種規(guī)定的形式實(shí)行。因此，它也被成做預(yù)定的維護(hù)。
維護(hù)通常的目標(biāo)是，在一家航空公司需要維修飛機(jī)時(shí)，能夠以最低的費(fèi)用提供一套完整的維護(hù)服務(wù)?，F(xiàn)在商用飛機(jī)的維護(hù)費(fèi)用對(duì)飛機(jī)費(fèi)用的所有權(quán)起一個(gè)重要作用。維護(hù)費(fèi)用一般占與飛機(jī)操作相關(guān)費(fèi)用的10%-20%（Maple,2001）。
直接的維護(hù)費(fèi)用（DMC）被定義為，用于維護(hù)一個(gè)飛機(jī)或相關(guān)儀器所需的勞動(dòng)力費(fèi)用和材料費(fèi)用（ATA，國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)和ICCAIA，1992）。DMC不包括勞動(dòng)和物質(zhì)的開(kāi)支，如行政、監(jiān)督、使用工具工作、測(cè)試儀器、設(shè)備、記錄及保存等活動(dòng)的費(fèi)用（Knotts,1999）。航空公司通常會(huì)尋求維護(hù)費(fèi)用的保證，如果DMC超過(guò)約定的指定水平，飛機(jī)制造者將招致財(cái)政上的處罰。
我們的研究目標(biāo)是找出一些為商用飛機(jī)減少DMC的方法。本論文首先分析了影響DMC的主要因素，然后討論了可以減少DMC的一些方法。
[DMC的主要影響因素]
依照定義，DMC的公式是：
DMC=（+）LR+MC,
其中，是指飛機(jī)維護(hù)人員在飛機(jī)上的工作時(shí)間；是指飛機(jī)維護(hù)人員不在飛機(jī)上的凌夷部分工作時(shí)間；LR是指勞動(dòng)費(fèi)用；MC是指材料的費(fèi)用。影響DMC的因素可以依下列各項(xiàng)分類。
[設(shè)計(jì)因素]
可靠性和可維護(hù)性（R&M）是飛機(jī)的固有價(jià)值。它只能由設(shè)計(jì)決定。雖然像經(jīng)過(guò)高度訓(xùn)練的人和一個(gè)應(yīng)答的補(bǔ)給系統(tǒng)這樣的其他因素，也能使時(shí)間限定在一個(gè)絕對(duì)的最小量中，但是只有國(guó)有的R&M才能決定這一最小量。即使改良訓(xùn)練或技術(shù)支持也不能夠有效的彌補(bǔ)因一架拙劣設(shè)計(jì)（根據(jù)R&M）的商用飛機(jī)在可用性方面所造成的損失。將支持飛機(jī)飛行的費(fèi)用減少到最小，最大限度的提高籍由最好設(shè)計(jì)所生產(chǎn)出的產(chǎn)品的可用性，使之可靠并且可維護(hù)。對(duì)于商用飛機(jī)整個(gè)壽命期所花費(fèi)用來(lái)說(shuō)，大概有70%-80%的費(fèi)用是由設(shè)計(jì)階段來(lái)決定的。
[過(guò)失診斷效率]
系統(tǒng)和技術(shù)的復(fù)雜性逐漸增加加大了即使、有效的過(guò)失診斷的困難。由此成為系統(tǒng)可維護(hù)性的問(wèn)題因素。而且，從減少時(shí)間周期和費(fèi)用方面來(lái)看，無(wú)效的過(guò)失診斷可能會(huì)很貴。因?yàn)椤皼](méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤（NFF）”的情形會(huì)對(duì)維護(hù)費(fèi)用產(chǎn)生很大的影響?，F(xiàn)代系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了40%或者更高的儀器錯(cuò)誤消除率。這些錯(cuò)誤是有歧義的、勞動(dòng)密集型的測(cè)試程序所造成的。航空電子學(xué)和電氣科學(xué)方面的不可預(yù)定維護(hù)費(fèi)用占民用飛機(jī)DMC的18%，40%與儀器錯(cuò)誤消除相關(guān)的被歸類為NFF。在1992年，一項(xiàng)對(duì)部件轉(zhuǎn)移的審計(jì)突出了英國(guó)空中航線的機(jī)群每平均有8000項(xiàng)被轉(zhuǎn)移走?？v觀所有的工作室，其所有部件中的14%，被發(fā)現(xiàn)有NFF。一臺(tái)航空電子學(xué)儀器平均會(huì)產(chǎn)生出30%的NFF。在財(cái)政上來(lái)看，若是考慮到直接和間接費(fèi)用，那么 這就等于是每年在NFF上的開(kāi)支總共就需要兩千萬(wàn)英鎊（Knotts,1999）。
[與組織相關(guān)的可變因素]
這些可變因素跟一家特定的航空公司有關(guān)。他們包括飛機(jī)機(jī)群的規(guī)模和共通性，飛機(jī)的齡和使用率，維修標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)劃，檢查間隔的頻率，承做轉(zhuǎn)包工作的水平，會(huì)計(jì)方法，通貨波動(dòng)，地方勞動(dòng)力費(fèi)用，消耗品的可循環(huán)率，以及材料價(jià)格（Maple,2001）。
[環(huán)境因素]
這些因素依賴于操作員的位置。舉例來(lái)說(shuō)，它是沙漠的環(huán)境或者海洋性氣候。再舉例來(lái)說(shuō)，由于沙和鹽的腐蝕，將會(huì)對(duì)引擎的維護(hù)儀器產(chǎn)生重要影響。
在本論文中，我們忽略了某一特定的航空公司這一因素，再討論了設(shè)計(jì)和過(guò)失診斷的影響。
[一項(xiàng)關(guān)于R&M在自由操作期間的維護(hù)的新觀念]
在傳統(tǒng)方式下，R&M設(shè)計(jì)的探討是建立在失敗基礎(chǔ)上的。這種探討認(rèn)為，在儀器設(shè)備的整個(gè)壽命期間，偶然的失敗是不可避免的，并且這種失敗將導(dǎo)致許多不可預(yù)定的維護(hù)工作在日常工作中產(chǎn)生。由于不可預(yù)定的維護(hù)是不能被計(jì)劃出來(lái)的，所以，從維護(hù)費(fèi)用方面來(lái)說(shuō)，不可預(yù)定的維護(hù)可能是做昂貴的。最近的研究表明，給大型的商用噴氣式飛機(jī)每一年每一架飛機(jī)的不可預(yù)定維護(hù)費(fèi)用在一百萬(wàn)英鎊左右（Kumar et al.,1999a）。為了減少費(fèi)用，一個(gè)以維護(hù)的自由操作時(shí)期（MFOP）為基礎(chǔ)的新方法已經(jīng)發(fā)展起來(lái)了。MFOP被定義為，儀器設(shè)備在沒(méi)有任何維護(hù)措施，也沒(méi)有因系統(tǒng)錯(cuò)誤或限制導(dǎo)致的操作員的約束行為就能夠執(zhí)行現(xiàn)已指定的任務(wù)。這個(gè)操作的時(shí)間段就是MFOP。（Hockley,1998）。
在MFOP的時(shí)期，籍由設(shè)計(jì)，任何的維護(hù)的必要性應(yīng)該是保持在一個(gè)最小量。并且，儀器設(shè)備僅僅允許執(zhí)行如飛行服務(wù)這樣的在計(jì)劃內(nèi)的最低限度維護(hù)。一個(gè)MFOP之后，緊接著就是一個(gè)維護(hù)恢復(fù)時(shí)期（MRP）。
MRP被定義為是一段被限定了的時(shí)間。在此期間，需要完成適當(dāng)?shù)陌才藕驼_的維護(hù)，使系統(tǒng)回復(fù)到滿負(fù)荷狀態(tài)，這樣才能夠完成接下來(lái)的MFOP。由于它們必須包括不同的維護(hù)活動(dòng)，所以不是所有的MRP將會(huì)是相同的期間，因?yàn)榭商鎿Q的單位（LRU）個(gè)體排成一行，比如那些使用壽命期滿的，需要做一些徹底檢查，而且不用維護(hù)或正確的檢驗(yàn)。另外，我們會(huì)做出正確的維護(hù)來(lái)是那些錯(cuò)誤的系統(tǒng)回復(fù)到滿負(fù)荷狀態(tài)（Hockley,1998）。
MFOP是一個(gè)擔(dān)保時(shí)期的延長(zhǎng)。操作員正在考慮在系統(tǒng)的整個(gè)使用壽命期間擴(kuò)充這一概念。產(chǎn)品供應(yīng)商或者制造商需要作出如下保證，即在指定的一段操作時(shí)間內(nèi)，因?yàn)橛蓄A(yù)先社頂?shù)馁|(zhì)量保證登記，不可預(yù)定的維護(hù)工作是不需要的。這個(gè)質(zhì)量由自由操作時(shí)期的存留能力時(shí)間（MFOPS）按比例來(lái)決定（Kumar et al.,1999b）。
MFOPS被定義為某一項(xiàng)目在MFOP的期間存留下來(lái)的可能性。
對(duì)于商用飛機(jī)的MFOP，當(dāng)考慮到R&M的設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)有兩種減少DMC的方法。
飛機(jī)的固有可靠性可以得到句到的改變。更高的可靠性可以減低錯(cuò)誤的次數(shù)，因此，飛機(jī)可靠性是有工時(shí)和必需的物質(zhì)決定的，DMC就會(huì)相應(yīng)減低。
完成飛機(jī)的MFOPS，這就意味著任意的失敗應(yīng)該在MFOP期間被根除。傳統(tǒng)的文化認(rèn)為，錯(cuò)誤不僅是不可避免的，而且，從某種角度來(lái)看，它是可以接受的，這應(yīng)該放棄。一種細(xì)節(jié)詳細(xì)的知識(shí)環(huán)境和使用經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)于為什么失敗的非常機(jī)制下的理解，會(huì)被灌輸給發(fā)展程序員。許多技術(shù)或者解決辦法都以一條更積極的方式設(shè)計(jì)其可靠性，不給失敗予任何機(jī)會(huì)。這些技術(shù)可以有一種緩慢的設(shè)計(jì)變化過(guò)程，即選擇不同的成分，生成一個(gè)改進(jìn)的程序，或者，可以有一種更快速的設(shè)計(jì)變化過(guò)程。
完成最適宜的維護(hù)計(jì)劃。很明顯，飛機(jī)所有的系統(tǒng)在某一時(shí)間都需要做一些維護(hù)工作，而且，這些工作是在MRP計(jì)劃中的。MFOP延期事實(shí)上是對(duì)MRP所有正確的 維護(hù)，因此，不可預(yù)定的維護(hù)部分其實(shí)被轉(zhuǎn)化成了更多的計(jì)劃中的維護(hù)，它是建立在有更高可靠性的儀器上的，這才能產(chǎn)生更高的可靠性能。MRP的價(jià)值與效率的關(guān)系及其平衡的設(shè)置建立并支持最好的整個(gè)MFOP系統(tǒng)。其實(shí)際價(jià)值可以在設(shè)計(jì)期間的系統(tǒng)工程學(xué)中的經(jīng)貿(mào)學(xué)和方法學(xué)來(lái)體現(xiàn)。這些能減少維護(hù)計(jì)劃中一定量的百分比。而后勤支援可能被集中到一個(gè)特定的飛機(jī)操作地點(diǎn)。緊急事故處理資源可能會(huì)重新分配到幾頂?shù)墓ぷ髦?。這樣，MFOP就能為操作者帶來(lái)靈活性。此時(shí)，操作者可以在一定范圍內(nèi)執(zhí)行組織和正確的維護(hù)工作。然后，DMC就會(huì)下降，這是因?yàn)橛糜趫?bào)廢飛機(jī)的勞動(dòng)力和材料減少了。舉例來(lái)說(shuō)，如今一架飛機(jī)在整天壽命期中的直線型維護(hù)占所有維護(hù)勞動(dòng)力的50%（Maple,2001），由MFOP設(shè)計(jì)出的飛機(jī)常規(guī)工作將會(huì)減少到最小量。
[過(guò)失診斷]
過(guò)失診斷的進(jìn)程一般可氛圍感應(yīng)信號(hào)、提取特征以及連續(xù)的診斷論證。當(dāng)對(duì)現(xiàn)代的商用飛機(jī)診斷失敗時(shí)，大部分感應(yīng)信號(hào)和提取的特征程序由于感應(yīng)器、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和信號(hào)檢測(cè)這些技術(shù)的發(fā)展，可以是自動(dòng)完成的。這樣，診斷論證（即，怎樣找出錯(cuò)誤的根源）就成為了決定過(guò)失診斷的效率的主要因素。
根據(jù)過(guò)失診斷的觀念，飛機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)是多樣的階層建筑結(jié)構(gòu)，它包含有許多次級(jí)系統(tǒng)，比如飛機(jī)主結(jié)構(gòu)、引擎、自動(dòng)飛行系統(tǒng)、起落架、聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、液壓和飛行系統(tǒng)。每個(gè)次級(jí)系統(tǒng)是由更低級(jí)別的次級(jí)系統(tǒng)或者次級(jí)單元構(gòu)成的。并且，這些次級(jí)系統(tǒng)或次級(jí)單元之間通常是有聯(lián)系的。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性和多相性，飛機(jī)結(jié)構(gòu)水平之間的聯(lián)系是難以定義的。次級(jí)系統(tǒng)或次級(jí)單元的輸入和輸出之間的數(shù)量關(guān)系往往是無(wú)法測(cè)知或不正確的。
很多技術(shù)領(lǐng)域中，先進(jìn)的技術(shù)如機(jī)械化、電氣化、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)機(jī)械控制，以及電子學(xué)都適用于現(xiàn)代的飛機(jī)。越來(lái)越多的電機(jī)械儀器已經(jīng)用于飛機(jī)。這些儀器的機(jī)械和電子部分已經(jīng)不僅整合了飛機(jī)的控制，還整合了飛機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)