機械可靠性設(shè)計的內(nèi)涵與遞進

摘要：機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計在現(xiàn)代化機械系統(tǒng)應(yīng)用中占據(jù)著重要位置，并且隨著科技不斷地往前發(fā)展，機械的可靠性設(shè)計越來越受到人們的關(guān)注。本文就機械可靠性設(shè)計的內(nèi)涵、特點等進行相關(guān)探討，將傳統(tǒng)機械可靠性設(shè)計思路與現(xiàn)代思維方法相結(jié)合，對遞進而來的現(xiàn)代機械可靠性設(shè)計進行簡述。

關(guān)鍵詞：機械可靠性設(shè)計；內(nèi)涵；遞進；現(xiàn)代可靠性設(shè)計

社會科技在不斷進步，人們對產(chǎn)品質(zhì)量有更高的要求，只有不斷增強產(chǎn)品的可靠性，才能使其在激烈的競爭中求得生存和長足的發(fā)展，因此必須重視產(chǎn)品的可靠性設(shè)計。

1.機械可靠性設(shè)計的內(nèi)涵

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，在民用領(lǐng)域早已開始了可靠性設(shè)計的研究，并且在經(jīng)濟競爭中占據(jù)著重要位置。可靠性設(shè)計對于機械產(chǎn)品或者零件的尺寸、材料及其所承受的荷載的隨機性和分散性進行了充分地考慮，對機械產(chǎn)品安全概率以及最大可能性的預(yù)期壽命長度進行研究，這是一種很大的進步。

機械的可靠性指的是，在規(guī)定的使用條件和時間范圍內(nèi)，機械產(chǎn)品或系統(tǒng)對規(guī)定功能能夠順利完成的能力。對于機械可靠性的內(nèi)涵有公認的定義，可以從4個層面來進行解釋：可靠性設(shè)計的對象是機械系統(tǒng)或產(chǎn)品，無論是整套的機械系統(tǒng)還是單個設(shè)備或者子系統(tǒng)，都可以看作可靠性設(shè)計的對象；可靠性設(shè)計的核心是規(guī)定好的時間，產(chǎn)品的質(zhì)量能夠維系多久，就是以可靠性為標準，通常情況下，隨著時間逐漸延長，產(chǎn)品的可靠性會逐漸地降低；可靠性設(shè)計的前提條件就是要在規(guī)定的使用條件之下才能滿足其想要的狀態(tài)，當使用條件不同的時候，可靠性設(shè)計也就不同；可靠性設(shè)計的實質(zhì)就是完成規(guī)定功能，在使機械系統(tǒng)的使用功能得以保證的情況下，盡最大努力讓使用功能的存在時間得以延長，這樣才能完成規(guī)定功能。

2.關(guān)于機械可靠性的特點和基本理論分析

一般來說，機械可靠性設(shè)計具有這樣的幾個特點：

2.1.種類繁多的機械產(chǎn)品的可靠性要求不一

用途不同，機械產(chǎn)品的種類也跟著有很多不同，各不相同的還有其組成結(jié)構(gòu)及運行原理，有的機械產(chǎn)品需要的零件也比較特殊。當使用條件、零件以及機械結(jié)構(gòu)等都不同時，肯定會存在不同的可靠性設(shè)計要求，其適用的理論或計算方式也不相同。

2.2.復(fù)雜的使用條件使得基本荷載的確定比較困難

在很多情況下，當工況發(fā)生變化時，處于工作狀態(tài)中的機械產(chǎn)品的各個系統(tǒng)、零件所承受的荷載類型和大小也會跟著發(fā)生變化，因此必須經(jīng)過長期的反復(fù)的實驗，才能夠?qū)奢d譜進行確定。但是在實際操作過程中，荷載變化實驗不可能長期在每個系統(tǒng)或零件中加以實施，因此在確定機械產(chǎn)品的荷載譜方面，確實存在一定的難度，對進一步的可靠性設(shè)計有嚴重影響。

2.3.可靠性設(shè)計比較容易受到外部因素影響

設(shè)計因素、使用環(huán)境、產(chǎn)品的制造過程以及制造工藝水準等都對機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計有很大影響，對于這些不確定的外部因素，可靠性設(shè)計都需要將其影響充分考慮在內(nèi)。

2.4.機械零件連接狀態(tài)變化

機械產(chǎn)品的組成零件具有不同的功能，并且以鉚、鍵以及螺栓等形式相互連接著。這些連接形式在可靠性設(shè)計中被看作是虛擬的零件，對機械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計有很大影響。當裝配工藝水平、裝配工人的熟練程度以及裝配方法等發(fā)生變化時，這些連接方式的連接狀態(tài)也會不斷地變化，會使連接質(zhì)量受到很大影響，因此在機械可靠性設(shè)計中需要對此特別注意。

機械可靠性設(shè)計理論能使可靠性設(shè)計的準確有效得以保障，依據(jù)機械產(chǎn)品以及使用功能的不同，對可靠性設(shè)計理論與方法的選擇也不同。應(yīng)力-強度相干理論是機械可靠性設(shè)計中最基本的理論，它使得機械零件所承受的荷載與可靠性之間的基本關(guān)系得以確立；為了使應(yīng)力-強度相干理論應(yīng)用于實踐中的困難得以解決，在其基礎(chǔ)上一系列理論被發(fā)展出來，例如廣義可靠性概率理論以及以矩方法為基礎(chǔ)的可靠性理論、R-F理論等，響應(yīng)面法以及隨機有限元法等都屬于可靠性設(shè)計的具體方法，涉及到的內(nèi)容包括靜強度設(shè)計、有限壽命設(shè)計以及疲勞強度設(shè)計等，還有機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計，如對象關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、振動系統(tǒng)以及機構(gòu)系統(tǒng)等。

3.關(guān)于現(xiàn)代可靠性設(shè)計的方法分析

社會在進步，科技在發(fā)展，許多新知識理論、新材料、新工藝以及新方法等被廣泛地應(yīng)用于機械產(chǎn)品設(shè)計中，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，借助于先進的數(shù)學(xué)理論和計算機輔助技術(shù)，許多的現(xiàn)代機械可靠性設(shè)計方法都被開發(fā)出來了，為復(fù)雜的機械設(shè)計問題的解決提供了便利的條件。

3.1.基于靈敏度的可靠性設(shè)計方法

靈敏度分析和重分析以及再設(shè)計已經(jīng)是現(xiàn)代機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計中一種非常實用的設(shè)計方法。靈敏度分析是指分析機械產(chǎn)品特性對設(shè)計參數(shù)敏感程度。在設(shè)計復(fù)雜機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)時，需要考慮到許多不同的物理和幾何參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，如果修改設(shè)計方案的話，關(guān)于哪些參數(shù)進行修改之后會對產(chǎn)品特性有較大影響，即機械產(chǎn)品特性對哪些參數(shù)會比較敏感，設(shè)計人員希望能夠了解這些情況。在靈敏度分析過程中，如果某因素會極大地影響產(chǎn)品的效能，對其就要進行嚴格地控制，使得產(chǎn)品的安全可靠性能夠有所保障；反過來，當某因素的變異性對產(chǎn)品可靠性沒有較大影響的話，就可以將其作為確定量值進行處理，從而使分析的難度得以降低。像這種可靠性設(shè)計，對機械可靠性設(shè)計的效果以及準確性的提高有很大幫助，使產(chǎn)品的性能特性得以優(yōu)化，從而使其壽命得以延長。

3.2.基于穩(wěn)健性的可靠性設(shè)計方法

依據(jù)基于靈敏度的可靠性設(shè)計方法，可以遞進得到基于穩(wěn)健性的可靠性設(shè)計方法，它使靈敏度得以極小化。在以往設(shè)計方案被改動之后，進行測試試驗分析時，許多人力物力財力都要重新投入，而基于穩(wěn)健性的可靠性設(shè)計方法在很大程度上使這些不必要的損失得以避免，也使得可靠性設(shè)計能夠更加順利的進行。

綜上所述，在進行機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計時，應(yīng)當考慮到目前我國可靠性研究的實際狀況，并在先進的科技和理論指導(dǎo)下，增強機械產(chǎn)品設(shè)計的可靠性，促進企業(yè)經(jīng)效益的提高，從而促進適合我國國情的機械可靠性設(shè)計的向前發(fā)展。

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