機械設計的可靠性分析

戴靜　劉迎娟　邢薇　李麗麗

(河北聯合大學遷安學院,河北遷安　064400)

機械設計的可靠性分析

戴靜劉迎娟邢薇李麗麗

(河北聯合大學遷安學院,河北遷安064400)

隨著整個社會機械化程度的大幅度提高,機械設計成為了一個研究熱點。可靠性是確保機械設計產品按照規定的標準進行設計,將不安全因素及時去除。本文主要對機械設計不同階段的可靠性問題進行分析,并提出一系列加強機械設計可靠性的具體措施,從而達到實現產品最優化的目的。

機械設計可靠性優化

機械設計的可靠性用來衡量產品的質量是否符合標準，產品的性能是否滿足要求。機械設計分為計劃期、方案期、技術期、編制期和保養期。為了提高機械設計產品的質量，應在機械設計的各個時期分析其可靠性，且每個時期都要從各個方面綜合進行考慮。

1　機械設計不同階段的可靠性分析

1.1計劃期可靠性分析

計劃期是整個機械設計的前期準備時期，在這一時期，工作人員根據市場的需求與顧客的訂貨信息，參考當前發布的相似產品的技術指標，從可靠性、實用性和經濟性的角度出發進行產品設計。通過該可靠性分析，可以發現所設計產品可能存在的問題，從而為機械設計的技術設計期提供指導。且該時期的產品可靠性分析也可以發現設計中需要改進的問題，以便對產品進行再度開發。

1.2方案期可靠性分析

方案期是通過分析機械功能，借鑒各種可行性方案的優勢，最終提出最佳創新設計方案。該時期應根據機械設計的工作原理流程圖對設計方案進行可靠性評價。隨著系統內部元件復雜度的增加，系統的可靠性會降低，增加一定量的并聯系統可以提高其可靠性，但也會相應提升產品的運營成本。綜合考慮，最終需通過一定的驗算分析來確定系統整體與部分的最終關系，且在保證產品運營成本合理的條件下增加方案的可靠性。

1.3技術期可靠性分析

機械設計技術期是整個機械設計中最為重要的時期，其目標是通過繪制草圖完成各個部件裝配圖和總裝配圖，并進行精確性核對驗證。設計期的可靠性工作主要包括:首先，根據需要對單個零件建造不同的可靠性指標模型，在確定其載荷并滿足實際的剛度、強度、穩定性要求下確定出零部件的設計尺寸，并通過驗證使其達到安全性能的相關標準。其次，使用強度和應力干涉控制模型保證單個零件設計的準確率，并對不同的元件進行可靠性標準測試。最后，通過整合零部件裝配圖對裝備設計總圖進行最終設計。

機械系統的總體可靠性是把各零件按設計組合起來之后求得的。總體系統是否可靠主要取決于各零部件的可靠性和零部件之間的連接和組合兩個因素。在各零件滿足可靠性的基礎上，總體機械系統的可靠性會可能產生兩種結果，一種是滿足設計期可靠性設計的規定，進而進行下一步工作;另一種是不滿足設計期的可靠性的規定，對此有兩種辦法提高總體系統的可靠性，一是增加零部件以快速解決問題部位，保證各系統的正常運行，二是重新設計零部件，直到滿足總體系統的可靠性規定。

1.4編制期可靠性分析

經過機械設計的計劃期、方案期和技術期產品的設計已經成型，接下來就是對產品進行技術文件的編制。這一時期是按照一定的執行標準對所設計的產品進行性能試驗，多次試驗之后對試驗結果進行分析與統計得出最終結果。把可靠性理論運用到具體的試驗過程中，更能提高機械設計的可靠性，因為每一個機械設計的產品都要有相應的產品技術文件，在試驗得出數據后，將數據編制到產品技術文件中為使用者提供可靠性的使用方法。

1.5保養期可靠性分析

保養期是機械設計不可或缺的一個時期，特別是大型的機械制造業，注重對機械進行保養可以起到事半功倍的效果。在這一時期，機械設計可靠性包括制定機械定期保養計劃、制定機械維修周期計劃和機械產品定期情況檢查。在機械的使用過程中，隨著使用頻率的增加產品的性能會出現下降的趨勢。為了延長產品的使用壽命，不影響產品的正常運作，必須定期對產品進行一定的保養工作，為產品提供可靠的技術分析與支持。

2　加強機械設計可靠性的措施

2.1擇優選擇機械零件材料

為了提高產品性能，降低產品成本價值，提高機械設計可靠性，選擇質優價廉的材料是尤為重要的。因此，在對機械零件進行采購時，需綜合考慮材料的性能、價格、質地、尺寸、物理特征等諸多因素，擇優選擇。

2.2優化機械加工工藝流程

在機械加工過程中，若時間過長，會使零件受到一定程度的磨損，從而影響產品的性能指標。在加工過程中，要對工藝流程進行合理的設計與升級，縮短產品加工時間，進而提升設計的可靠性，提高產品的市場競爭力。

2.3合理正確使用加工工具

在選擇加工工具時，要根據實際的加工需要來確定。綜合考慮零件的硬度、形狀、及粗糙度要求。同時，也可以根據以往使用經驗，選擇合適的工具類型與工具品牌。

3　結語

機械設計不同的階段對可靠性的分析的側重點不同，在機械設計過程中，要考慮到每個過程中的可靠性問題，在各個細節上提高機械設計的可靠性，進而提高整體設計的可靠性，最終實現產品生產的最優化。

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[2]賀鑫,韓旺,史世攀.機械設計各個階段中可靠性包含的工作[J].湖南農機:學術版.2011(4):37-38.

[3]邱繼偉,張瑞軍,叢東升等.機械零件可靠性設計理論與方法研究[J].工程設計學報.2012(6):401-406.

戴靜(1988—),女,河北秦皇島人,碩士,助教,研究方向:電氣自動化技術;劉迎娟(1986—),女,河北保定人,碩士,助教,研究方向:機械設計及理論;邢薇(1987—)女,河北唐山人,碩士,助教,研究方向:鋼鐵冶金;李麗麗(1987—),女,河北石家莊人,碩士,助教,研究方向:冶金工程。