淺析機械產品的可靠性設計

賈瑞環

摘? ? 要：在社會飛速發展的今天，在對產品的設計早就開始了產品可靠性的研究，這在經濟競爭中占有重要的地位。可靠性的研究對機械產品的材料和尺寸都進行了充分的考慮，對機械產品的使用安全概率和最大可能性的壽命進行研究，進一步增加機械產品的使用效率，這也是很大的進步。機械可靠性設計主要就是指在規定的使用條件和時間的范圍內，機械產品或系統對規定功能能夠順利的完成，可靠性設計的對象是機械產品或系統，無論是整套的機械系統還是單個的設備，都是可以看作可靠性設計的對象。

關鍵詞：機械產品;可靠性設計

1? 引言

現如今，可靠性技術在很多行業都受到了大力關注，人們非常關心產品的可靠性以及產品的質量，如果企業公司多多關注可靠性技術，那么所制造出的產品將會受到越來越多的客戶青睞，這樣它們也將得到更多的利益，同時社會的經濟和科學技術也會的到一定的推進。產品良好的可靠性決定著是否企業能在未來的競爭中處于優勝地位。在發達國家，可靠性技術的研究是非常普遍的，及時在小的企業里面它們都非常關注產品的高可靠性，甚至細致到每一個螺絲釘，這也就是為什么國外電器能在中國暢銷的原因。

2? 機械可靠性的相關概述

2.1? 可靠性定義

可靠性也即是指產品在規定的使用條件下、規定時間內，完成規定功能的性質或能力。并將這種可靠性概率度量稱為機械產品的可靠度。

2.2? 機械可靠性的發展

當前，以確定性有限元為基礎的隨機有限元法成了隨機參數結構實現不確定分析的相當有效的數值方法。張義民等人應用一節可靠性技術和隨機有限元法對隨機機構的可靠性問題展開了深入研究，并以此開辟了全新的以攝動技術、一次二階矩法、使用概率統計學和有限元理論為基礎的現代結構可靠性的分析及設計理論。機械產品與可靠性關系圖如圖-1所示。由于可靠性技術貫穿于產品的研制、設計、裝配、試驗、調試、保管等環節，因此應積極大力推廣機械產品設計的可靠性技術。

3? 機械產品可靠性設計思路

3.1? 可靠性的優化設計

任何機械產品，從其建立初期的方案開始到后來的生產制造，必須經過的關鍵過程也即是設計過程。隨著新技術、新方法、新材料、新知識、新工藝的不斷涌現和發展，機械產品更新換代的周期也大大縮短，尤其是隨著顧客對產品的性能、質量、功能等方面的要求不斷提高，加之知識成為技術、技術發展為產品的時間縮短，這就要求設計過程必須加快步伐，必須縮短設計的周期，進而提升設計的質量。另外，產品設計的合理與否，對產品的使用價值、力學性能、制造成本等也均會造成直接的影響。因此，如何提高產品的設計質量、改進設計技術、發展設計理論以及加快設計的過程，已成了當前機械設計發展的必然趨勢和方向。

產品最佳可靠性將直接影響到國家能源和資源的合理利用，機械產品設計優化的最主要目的就是根據相關的安全需要和預定需求，以最優形式實現產品。通常將可靠性優化設計分為三方面：成本、質量和可靠度，將產品總體的可靠度作為產品性能約束的優化，會產生與合理安全性相互協調的平衡設計，即在給定產品質量和結構布局或成本之下，使產品獲得最大的可靠性。

3.2? 可靠性的靈敏度設計

機械產品系統模型修改、產品優化設計、系統動力控制、結構參數識別估計變化和工程近似分析中，靈敏度分析和再設計成了機械產品多功能的設計工具。在進行機械產品可靠性設計時，各因素對產品失效帶來的影響程度也有所不同，因此機械產品可靠性靈敏度的研究具有很重要的現實意義。

可靠性的靈敏度設計，也即是以機械產品可靠性為基礎，并在此基礎上進行的靈敏度設計，并以此得出一個用以確定設計參數，以此來改變對產品可靠性的評價及影響，并以此來反映各設計參數對產品失效影響的程度。可靠性的靈敏度設計在可靠性優化設計、可靠性修改和設計、可靠性維護等方面的應用意義重大。

3.3? 穩健設計

文件設計是一種高質量和低成本的設計方法和思想，對機械產品的質量、性能、成本進行綜合考慮，并選出最佳的設計方案，這樣一來不僅可以提高產品的質量，同時還可有效降低產品的制造成本。正確運用穩健設計方法和理論，可有效使產品在使用及制造中，或在規定壽命期限中，即便是設計因素出現了微小變化也可確保產品的質量穩定。

機械產品的穩健設計也即是在可靠性設計、優化設計、靈敏度設計的基礎之上展開的可靠性穩健設計，它是將可靠性靈敏度融入到優化設計模型當中，同時將穩健性設計歸結為滿足機械產品可靠性要求的多目標優化的問題中。機械產品設計過程中，科學恰當的運用穩健性設計方法，可使產品在各種干擾因素下，依然保持其可靠性穩定，以此來實現產品可靠性設計對設計參數變化的不敏感性，以此來提高產品魯棒穩健性和安全可靠性。

4? 小結

機械產品可靠性設計目前已收到各行各業的廣泛關注，可靠性設計技術已成為國內機械行業和學科迅速發展的重要方向之一。筆者以為，結合現代數學力學的基本理論，將機械產品可靠性設計、優化設計、靈敏度設計以及文件設計方法達到最優化，并最終通過相應的使用軟件庫，為機械行業提供科學可靠性分析和設計技術服務。

參考文獻：

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