分析機械配件的可靠性設(shè)計

李義伢

摘 要 衡量機械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵就是要有好的可靠性，隨著社會的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的可靠性要求也日益提高。要做出質(zhì)優(yōu)的機械產(chǎn)品，那么首先要從設(shè)計上解決機械產(chǎn)品的固有可靠性要求，然后在加工中加以保證。良好的可靠性使得產(chǎn)品更有競爭力，因此機械配件的可靠性設(shè)計是很重要的。

關(guān)鍵詞 機械配件 可靠性 設(shè)計

中圖分類號：TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1機械配件可靠性設(shè)計的現(xiàn)狀與作用

目前，傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法在設(shè)計機械配件時，一般都將配件的強度、應(yīng)力和安全系數(shù)當(dāng)作是單值的。這樣由于沒有考慮到各個參數(shù)間的隨機性，把各個設(shè)計參數(shù)看成是唯一的確定值，因此并不能準(zhǔn)確判斷配件正常運行的概率，很難與客觀實際相符和，工作人員也就不好把握其設(shè)計產(chǎn)品的可靠性。

可靠性設(shè)計是指以使得產(chǎn)品具有穩(wěn)定可靠性為目的的設(shè)計技術(shù)，又稱為概率設(shè)計法。將強度、應(yīng)力、配件尺寸等各設(shè)計參數(shù)看作隨機性的變量，并服從一定規(guī)律的分布，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計、概率論與力學(xué)理論，綜合所有隨機因素的影響，得出避免配件出現(xiàn)破壞概率的相關(guān)公式，由此形成與實際情況相符合的零部件設(shè)計，保證配件的可靠性與安全，使得失效產(chǎn)品的發(fā)生率在人為外接受范圍內(nèi)。以概率論和數(shù)理統(tǒng)計等作為工具的可靠性設(shè)計方法，規(guī)避了主觀的人為因素，外界條件變化也得到了控制，設(shè)計結(jié)果更符合實際情況。這種方法很好的解決了兩個問題，其一就是分析計算根據(jù)設(shè)計進(jìn)行，確保了機械配件的可靠；其二就是根據(jù)具體任務(wù)提出的指標(biāo)，明確的確定了各參數(shù)，使得生產(chǎn)者對機械配件的生產(chǎn)有了更清晰的理解，以防出現(xiàn)差錯。

2機械配件可靠性設(shè)計的方法

（1）機械設(shè)備的運作是在一個完整的串聯(lián)系統(tǒng)中。提高機械設(shè)備的可靠性， 首先需要優(yōu)化機械配件的可靠性。那么機械設(shè)備的配件就需要進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，標(biāo)準(zhǔn)件和通用件要優(yōu)先選用。使用之前要對配件進(jìn)行分析驗證，最大程度利用故障分析成果，以成熟的經(jīng)驗和經(jīng)過分析證實方案的可行性，不可盲目選用方案。

（2）在滿足特定工作的條件下，設(shè)計理應(yīng)從簡優(yōu)化，比如配件的數(shù)量盡量避免剩余，越復(fù)雜就越容易出現(xiàn)錯誤和問題。這是可靠性設(shè)計的一個基本原則，也是避開故障、提高可靠性的最有效方式。從簡優(yōu)化需要從整體著手，認(rèn)真細(xì)膩分析配件的組合以便得出最合適的方法。得出合適的方法之后，對完成規(guī)定功能設(shè)置重復(fù)的結(jié)構(gòu)，備件等，以防局部失效或故障時，機械設(shè)備整體運作系統(tǒng)還保存規(guī)定的功能數(shù)據(jù)。

（3）將應(yīng)力和強度干涉理論作為基礎(chǔ)理論依據(jù)，把應(yīng)力和強度等參數(shù)作為服從一定分布的隨機變量處理。建立符合可靠性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的概率數(shù)學(xué)模型，通過概率與數(shù)理統(tǒng)計理論和強度理論，得出在給定條件下零部件產(chǎn)生破壞的概率公式，求出在給定的可靠度中零部件的尺寸、壽命等，使其符合要求并且得出最好的設(shè)計參數(shù)。

（4）對可靠性、質(zhì)量、體積、成本等因素進(jìn)行綜合衡量后，制定出最佳方案的設(shè)計方法。然而機械配件生產(chǎn)之初，就應(yīng)該將配件在整個壽命周期內(nèi)可能遭遇的各種外界環(huán)境影響考慮在內(nèi)，包括運輸?shù)呐鲎?、空氣干濕程度對設(shè)備的作用、 設(shè)備保養(yǎng)合理程度等，通過對這些環(huán)境因素的分析，在零部件生產(chǎn)用料和生產(chǎn)技藝上進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)行保護(hù)和保證機械配件的長久使用性與安全性。

綜上所述，機械配件的可靠性設(shè)計是在運用傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，慢慢經(jīng)過人為分析驗證改善的。優(yōu)秀的機械配件可靠性設(shè)計，在把握設(shè)計參數(shù)的隨機性，多參數(shù)設(shè)計以及預(yù)測計算該配件的可靠性的問題上是相通的。具有良好的可靠性指標(biāo)是保證產(chǎn)品在市場上占有一席之地的重要指標(biāo)，因此機械配件的可靠性設(shè)計的重要性不言而喻。機械配件的設(shè)計不僅需要與時俱進(jìn)，把握時代的創(chuàng)新精神，更需要把握配件質(zhì)量保證和可靠性設(shè)計的科學(xué)方案。

由于機械產(chǎn)品有著千差萬別的功能和結(jié)構(gòu)相異之處，因此，機械零部件可靠性的設(shè)計方法的選擇需要因地制宜。

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