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摘 要随着生产的不断发展,对于机械应用现代化的要求也变得越来越高,要想使机械系统适应现代应用的要求,就必须在可靠性的设计方面进行不断创新.本文根据传统的可靠性设计理念,对机械可靠性设计的内容、特点以及常见的问题进行阐述,同时提出了有效的现代化的可靠性设计方法.
关 键 词机械；可靠性设计内涵；现代可靠性设计
中图分类号TH12文献标识码A文章编号1674-6708（2013）96-0064-02
关于机械可靠性的研究最早出现在电子产品领域,时间可以追溯到上个世纪中叶,各国的机械可靠性研究都是从航天以及军工领域开始的.随着经济以及科技的不断进步,可靠性研究逐渐由军工转入到民用的范畴,并慢慢变成经济竞争的重点.传统的机械设计重点在于强度,而可靠性设计的重点集中在产品的材料、规格以及其在载荷情况下表现出来的随机性以及分散性上面.传统的设计可靠性主要表现为载荷与机械产品强度之间的关系,如果材料强度高于载荷则为安全,反之便是不安全,而新的可靠性设计则是关注机械安全使用的机率以及达到预定使用时间的机率,这种新的可靠性设计理念以概率为基础,是机械设计理念的重大发展.
1机械可靠性设计的概述
1.1对机械可靠性概念的理解
一般意义上的机械可靠性,是指机械类的产品和系统在规定的时间以及工作条件下能够进行功能有效实现的一种能力,是机械产品质量的一个重要衡量标准.一般来说,可靠性设计的内涵还可以从四个方面进行更深一层的阐释,第一,关于可靠性设计的对象,机械产品和系统是从广义上来说的,它的对象既可以是整套的系统设备,也可以是一个子系统甚至是一个设备或者部件；第二,可靠性设计的重点是规定的时间,可靠性作为一种衡量产品的时间质量指标,关系到产品质量能够持续的时间,通常情况下随着时间的增加可靠性会减小；第三,机械的使用条件是进行可靠性设计的前提,可靠性的设计会根据实际使用条件的变化而变化,没有了使用条件作为前提,可靠性设计就没有意义了.第四,可靠性设计的实质就是对规定的功能进行设计,使其使用功能能够延长到尽可能长的时间.
1.2机械可靠性设计的特点和基本理论
机械可靠性是一个比较笼统的概念,由于机械产品的种类非常多,所以在可靠性方面的要求也是不同的.机械产品的用途多种多样,这也决定了它们在结构和工作原理方面的差异,另外还有一些特殊的机械零件.对于使用要求、用途和结构都不同的机械来说,其可靠性也是存在差别的,相应的可靠性的计算理论和办法也不同.机械一般都处在较为复杂的使用条件之中,对于所受的载荷很难进行确定,载荷的大小和类型会因为实际工作条件的变化而改变,所以要进行准确的载荷测定需要进行多次的实验.但是实际工作中,长时间实验的测算是不容易实现的,很难进行准确的载荷谱测算,当然也会为可靠性的设计带来一定的制约.一方面可靠性设计会对机械的可靠性造成直接的影响,另一方面使用环境、制作工艺和过程也会影响到机械产品的可靠性.因为这些因素存在着很大的不确定性,所以在进行可靠性设计的时候,一定要将这些因素考虑进来,尽可能的避免设计方面的偏差.
我们知道,大部分的机械产品都是由很多不同功能的零件组织而成,通过螺栓和丁卯等将零件连接成一个整体.在进行机械可靠性设计的时候,要将连接形式看成虚拟的一个零件,这些零件能够在很大程度上影响机械的可靠性,所以也要被纳入可靠性设计的范畴之中.这些虚拟的零件会因为采用的连接方式以及工人的安装质量不同而改变,不好的连接状态也会给机械可靠性带了很坏的影响,所以在进行可靠性设计的时候也要加以注意.
设计理论的科学和准确是机械产品可靠性的前提和基础,也是可靠性实现的必要准备.在实际的设计中,一定要从机械产品的实际情况出发,选用最佳的设计理论和办法,其中,应力-强度相干的理论是基本理论之一,它明确了机械可靠性与所受载荷之间的基本关系,针对应力-强度相干理论,逐渐产生了以矩和矩方法为基础和以可靠性概率理论为基础的可靠性理论,对于可靠性设计的方法进行了扩充,在内容方面延伸到了有限寿命、疲劳程度等方面,还针对不同的机械功能系统进行了分别的可靠性设计研究.
2现代可靠性设计方法
近年来,由于机械建造以及科学技术的不断前进,越来越多的新知识、新理论被应用到机械产品的设计中来,机械产品的更新变得越来越快.在计算机技术以及数学理论的基础上,机械可靠性的设计方法也有了很大的进步,为复杂环境下的机械可靠性设计问题找到了解决的途径.
现代的可靠性设计中,灵敏度以及重分析的加入是一种很有效的方式.通常所说的灵敏度,是指在对复杂的机械进行可靠性设计时,由于存在很多几何以及物理因素的影响,如果改动设计方案的话,我们希望找到能给产品特性带来对多变化的参数,也就是说机械产品的性能对哪些参数的变化感应最灵敏,针对这些参数对机械产品进行灵敏度方面的测试,就称为灵敏度的分析.如果灵敏度分析的过程中,发现了对产品的可靠性有较大影响的因素,那么在进行设计的时候就要进行重点的控制,使产品保持充分的可靠性,相反的,如果发现对可靠性影响较小的因素,在进行设计时就可以降低机械分析的难度,直接将其按照可靠值来计算.这种设计方法,在弄清产品性能变化与参数之间的关系基础上,进行有针对性的可靠性设计,可以使机械产品的可靠性增强,同时在性能和使用寿命上都得到提高.
在通过灵敏度进行机械可靠性设计的基础上,我们还可以发展出一个使灵敏度因素达到极小化进而使机械性能达到稳健性的设计方式.这种方法的设计理念就是尽量减少灵敏度大的因素的使用,设计出容差更大的产品,这种稳健性的设计方法能够有效减少资金和人员的重复投入,降低设计中的盲目性,不仅具有成本低的特点,而且具有很强的稳定性.
3结论
综上所述,机械的可靠性设计是一个不断发展的过程,随着科技的不断进步,相关人员应该在实际经验的基础上,不断吸收新的理论和观念,对于机械产品的可靠性设计进行不断的研究,使机械产品能够在更长的时间内提供更加高质和安全的功能服务.