機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

苑慶雷

摘 要：機(jī)械產(chǎn)品的可靠性能夠準(zhǔn)確的衡量機(jī)械產(chǎn)品自身的質(zhì)量，特別是在機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展的今天，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步要求機(jī)械零件具備最基本的可靠性。提升機(jī)械零件的可靠性離不開設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化，為此需要從細(xì)節(jié)上重視優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的擬定。本文將分析機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)措施，結(jié)合現(xiàn)階段機(jī)械零件的運(yùn)用現(xiàn)狀，明確應(yīng)該采取的實(shí)際舉措。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件 優(yōu)化設(shè)計(jì) 可靠性

提升機(jī)械零件的可靠性，需要從設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)解決機(jī)械產(chǎn)品固有的可靠性要求，同時(shí)還需要在制造過(guò)程中提供可靠保證。面對(duì)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，機(jī)械產(chǎn)品需要具備良好的可靠性指標(biāo)，才能擁有最基礎(chǔ)的立足根本，由此可見機(jī)械零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。機(jī)械零件的設(shè)計(jì)應(yīng)該跟隨時(shí)代的發(fā)展適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新，同時(shí)體現(xiàn)出時(shí)代的特色，注重零件的使用質(zhì)量和安全可靠，掌握科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)技巧。

一、機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

可靠性對(duì)于機(jī)械零件來(lái)說(shuō)具有至關(guān)重要的影響，主要是指通過(guò)形成產(chǎn)品的可靠性作目標(biāo)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也被稱作概率設(shè)計(jì)，主要是涵蓋了外荷載、承受能力及想相關(guān)尺寸等具體的指標(biāo)，在服從隨機(jī)因素的基礎(chǔ)上，避免零部件出現(xiàn)破壞，從而形成合理的科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，保證機(jī)械零件的可靠性和結(jié)構(gòu)的安全可靠，控制好失效的發(fā)生概率。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的提出，可以依照具體的計(jì)算展開設(shè)計(jì)的過(guò)程，確保產(chǎn)品的可靠程度，同時(shí)根據(jù)相關(guān)的任務(wù)指標(biāo)，確立可靠性標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)歸納零件的具體參數(shù)，幫助設(shè)計(jì)人員和生產(chǎn)者更好的掌握零件設(shè)計(jì)的可靠性原則。

二、機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，依靠可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案仍然較為傳統(tǒng)，因此在設(shè)計(jì)零件的時(shí)候，還是會(huì)將零件的具體強(qiáng)度、應(yīng)力和安全系數(shù)等作為單值分析，把安全系數(shù)和根據(jù)具體使用的某一數(shù)值進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)如果前者相較于后者更大，則證明零件符合安全標(biāo)準(zhǔn)。但是并沒有分析各個(gè)參數(shù)存在的隨機(jī)性，將各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)看作是單一的確定值，無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)零部件可靠運(yùn)行的實(shí)際概率，所以難以客觀的選出最優(yōu)方案，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員也難以把握設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性。

通過(guò)概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方式，可以準(zhǔn)確的分析零件的可靠性設(shè)計(jì)技巧，這個(gè)過(guò)程就避開了主觀人為因素的影響，同時(shí)，也能更加準(zhǔn)確的把握外界條件的變化，確保設(shè)計(jì)的結(jié)果更加貼合客觀情況。可靠性的設(shè)計(jì)被廣泛的運(yùn)用于機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的多種問(wèn)題中，通過(guò)更加科學(xué)的方案，解決了諸多較為繁瑣的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式帶來(lái)的不便，更有助于滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于精巧設(shè)計(jì)的需求。

三、機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方案

機(jī)械零件可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方案應(yīng)該跟隨時(shí)代的發(fā)展不斷創(chuàng)新，同時(shí)也需要時(shí)刻關(guān)注零件的具體質(zhì)量，確保在可靠性設(shè)計(jì)的時(shí)候，更好的掌握科學(xué)的方式方法。機(jī)械零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)相較于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)，更有助于綜合分析機(jī)械產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)形態(tài)，體現(xiàn)出因勢(shì)利導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)。

（一）權(quán)衡與耐環(huán)境設(shè)計(jì)

權(quán)衡設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)械零件的可靠性影響深遠(yuǎn)，因此可以綜合分析零件的質(zhì)量、體積和成本等各個(gè)要素，確保制定出更為合理科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。耐環(huán)境設(shè)計(jì)則可以綜合分析，涉及到機(jī)械零件的誕生到運(yùn)用，在機(jī)械零件生產(chǎn)之初，可以充分考慮到零件在整個(gè)壽命周期內(nèi)所能遭遇到的各種環(huán)境，其中涉及到運(yùn)輸?shù)呐鲎矄?wèn)題、空氣的干濕程度對(duì)機(jī)械零件產(chǎn)生的影響，經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)環(huán)境因素的綜合分析，可以對(duì)零件生產(chǎn)過(guò)程中的用料、技藝等適當(dāng)優(yōu)化，由此確保零件自身和整個(gè)設(shè)備的安全可靠。

（二）預(yù)防故障設(shè)計(jì)法

機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作的過(guò)程中，往往需要調(diào)動(dòng)整體運(yùn)作，所以始終處于串聯(lián)式的系統(tǒng)中。為了實(shí)現(xiàn)整體功能之和大于部分功能之和的目標(biāo)，需要適當(dāng)?shù)膬?yōu)化機(jī)械零件的可靠性設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)機(jī)械零件的嚴(yán)格挑選和控制，加之對(duì)外購(gòu)零件的嚴(yán)格分析，可以及時(shí)明確零件本身存在的主要問(wèn)題。在選用相關(guān)的零件時(shí)，還應(yīng)該經(jīng)過(guò)分析與驗(yàn)證的過(guò)程，確保在最大的程度上分析故障成果，利用較為成熟到位的經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)分析驗(yàn)證零件的可靠性。

（三）簡(jiǎn)化及余度的設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)主要是指在滿足了特定的功能基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的過(guò)程必須要適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，比如零部件的數(shù)量應(yīng)該適當(dāng)?shù)臏p少，避免出現(xiàn)冗余的情況。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)用的過(guò)程中，如果涉及到的零部件較多，則越容易出現(xiàn)一系列的問(wèn)題和錯(cuò)誤，可見可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)極為重要。簡(jiǎn)化和余度設(shè)計(jì)屬于可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則，能夠有效的避免故障并提升可靠性。簡(jiǎn)化的過(guò)程就是適當(dāng)?shù)臏p少不必要的部分，但是并不是減少超負(fù)荷的工作，零部件的簡(jiǎn)化應(yīng)該從全方位的角度分析，仔細(xì)的分析零件的組合和具體的配合方式。余度設(shè)計(jì)需要適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合整體分析，也可以將其看作是備份過(guò)程。經(jīng)過(guò)對(duì)完成功能設(shè)置重復(fù)的結(jié)構(gòu)和備件等，確保因?yàn)榫植康墓收蠁?wèn)題，影響機(jī)械設(shè)備整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（四）概率設(shè)計(jì)法

這種方式主要是通過(guò)應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論的指導(dǎo)作用，將應(yīng)力和強(qiáng)度變作是分布隨機(jī)變量的處理。處理設(shè)計(jì)的對(duì)象是機(jī)械零件的參數(shù)和變量部分，同時(shí)也應(yīng)該符合特定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律隨機(jī)變量，確保構(gòu)建起更為合理的可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)概率數(shù)學(xué)模型。經(jīng)過(guò)概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的應(yīng)用，在給定的條件下，得出零件發(fā)生破壞時(shí)的概率公式，由此計(jì)算出相應(yīng)的尺寸和壽命等，確保設(shè)計(jì)出更符合要求的參數(shù)。這種方式可以及時(shí)彌補(bǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)的缺陷，同時(shí)又能及時(shí)貼近生產(chǎn)的實(shí)際過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

綜合分析，機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)就是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的發(fā)展和完善。機(jī)械零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠及時(shí)掌握相關(guān)參數(shù)的隨機(jī)性，同時(shí)也能在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，及時(shí)預(yù)測(cè)零部件的可靠程度，確保更好的實(shí)現(xiàn)全局性的貫穿。為了更好的在競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，機(jī)械零件生產(chǎn)商應(yīng)該注重可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)踐，通過(guò)正視機(jī)械零件可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性，在展開相關(guān)課題的討論時(shí)，適當(dāng)?shù)募尤雱?chuàng)新思想，從而更貼合時(shí)代的發(fā)展需要。

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