針對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的理論研究

萬(wàn)祥　任成康　譚浩迪

摘 要：在設(shè)計(jì)與制造機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候，探究機(jī)械的可靠性是保障產(chǎn)品安全性及質(zhì)量的關(guān)鍵要素。本文所研究的重點(diǎn)就是機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的相關(guān)原理和理論，通過(guò)將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)探究機(jī)械可靠性的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展前景，從而給機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的發(fā)展提供一定的參考和思考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械可靠性、設(shè)計(jì)、理論、發(fā)展

序言

機(jī)械產(chǎn)品本身就是一項(xiàng)較為復(fù)雜的物品，其設(shè)計(jì)過(guò)程更是需要運(yùn)用多種技術(shù)和多個(gè)學(xué)科的知識(shí)理念。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候，注重設(shè)計(jì)可靠性是保障產(chǎn)品安全性能和質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，也是提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的的重要內(nèi)容。也就是說(shuō)，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品而言意義重大，是其設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中必須要把握住的內(nèi)容之一。那么機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)具體是指什么，當(dāng)中所包含的理論又有哪些呢？這是本文所研究的重點(diǎn)。只有對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與原理有深入的認(rèn)識(shí)，我們才能夠進(jìn)一步推進(jìn)其發(fā)展前進(jìn)。

1、機(jī)械可靠性的簡(jiǎn)要介紹

所謂機(jī)械可靠性，說(shuō)的就是在特定的環(huán)境和時(shí)間當(dāng)中，機(jī)械產(chǎn)品自身能夠產(chǎn)出的效益和發(fā)揮的功能。因此在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)品的整體參數(shù)和性能進(jìn)行考量，通過(guò)綜合的分析來(lái)保障產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程中，加工工藝、用料選材、安裝工藝等內(nèi)容都會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量帶來(lái)直接性的影響，因此這些內(nèi)容也是設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品過(guò)程中所要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，從科學(xué)測(cè)算的數(shù)據(jù)我們可以知道，這些因素對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品自身的質(zhì)量會(huì)帶來(lái)5%左右的影響，這也將為機(jī)械產(chǎn)品埋下潛在的不可靠性。而機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)則要完全的考慮這些影響因素的影響作用，盡可能通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和理論的支撐來(lái)降低這種不可靠性。

我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)對(duì)于機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容十分的關(guān)注，但是從實(shí)際的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)講，我國(guó)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)與眾多的產(chǎn)業(yè)一樣，起步晚，發(fā)展水平較低，還無(wú)法有效的保障機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。我國(guó)加入世界貿(mào)易組織后，開始隨著世界的腳步推行機(jī)械產(chǎn)品強(qiáng)制認(rèn)證制度，進(jìn)而機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)在我國(guó)的發(fā)展得到了進(jìn)一步的關(guān)注。

2、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的理論內(nèi)涵

說(shuō)到機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，我們首先要了解其存在的意義和價(jià)值。通過(guò)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)，我們能夠進(jìn)一步的提升機(jī)械產(chǎn)品的安全性能及可靠性，從而在一定的環(huán)境、時(shí)間條件下最大限度的開發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的效益和功能。從整體層面來(lái)看，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)涵和理論是建構(gòu)在常規(guī)的設(shè)計(jì)工作之上的，通過(guò)建立常規(guī)設(shè)計(jì)的保障模式，來(lái)提升設(shè)計(jì)的可靠性，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在展開可靠性設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將可靠分析和數(shù)學(xué)規(guī)劃方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算來(lái)得出最優(yōu)方案，再在最優(yōu)化理論的指導(dǎo)下進(jìn)行最終的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。

自工業(yè)社會(huì)以來(lái)，機(jī)械產(chǎn)品就成為了人們生產(chǎn)生活中不可或缺的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)也已經(jīng)經(jīng)過(guò)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，隨著機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的發(fā)展，機(jī)械化發(fā)展的水平和層次也在一步步的提升，這也使得世界對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)有了更多的關(guān)注。當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的范圍十分的廣闊，現(xiàn)在人們會(huì)運(yùn)用可靠度來(lái)對(duì)機(jī)械的可靠性進(jìn)行估算和度量，在這一過(guò)程中需要運(yùn)用到數(shù)據(jù)庫(kù)資源來(lái)進(jìn)行支撐，這是當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)在理論方面最大的不足也是最終的發(fā)展目標(biāo)。

3、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的對(duì)比

想要深層次的了解機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的原理與內(nèi)涵，就應(yīng)當(dāng)將其與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行比對(duì)，從而發(fā)現(xiàn)其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)之處。

3.1機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

首先，隨著工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的一步步發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜程度也在一步步的加大，但產(chǎn)品的可靠性卻沒有一個(gè)有效的保障，相關(guān)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)還沒能夠得到完善，通過(guò)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)，就能夠一步步的建立并完善其數(shù)據(jù)系統(tǒng)，從而給機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)工作的展開提供指導(dǎo)。

其次，機(jī)械產(chǎn)品在使用的過(guò)程中往往會(huì)因?yàn)槠?、磨損而產(chǎn)生各種故障，隨著機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜程度加大，排除故障的難度也進(jìn)一步加大，可靠性的機(jī)械設(shè)計(jì)就能夠降低排查工作的難度，使得機(jī)械產(chǎn)品能夠得到有效的保修，從而延長(zhǎng)其預(yù)期壽命，發(fā)揮的最大的經(jīng)濟(jì)效益和功能。

然后，機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，不僅給設(shè)計(jì)工作和檢修工作帶來(lái)了難度職務(wù)，其應(yīng)用場(chǎng)所的進(jìn)一步擴(kuò)大也使得部件標(biāo)準(zhǔn)化程度難以保障，可靠性數(shù)據(jù)也更加難以獲取。因此，實(shí)行機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是十分有必要的，它不僅解決了機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜化與可靠性之間的矛盾，還能夠健全可靠數(shù)據(jù)系統(tǒng)，給其未來(lái)發(fā)展提供了更多的參考。

最后，機(jī)械產(chǎn)品的壽命與其效益和價(jià)值的實(shí)現(xiàn)有著緊密的關(guān)系，如何延長(zhǎng)其使用壽命是機(jī)械產(chǎn)品制造的關(guān)鍵所在。但是機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命不符合標(biāo)準(zhǔn)的指數(shù)分布，所以在使用可靠性進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候會(huì)面臨一定的問(wèn)題。

3.2機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是建立在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候，只考慮產(chǎn)品的使用性能，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的安全性能無(wú)法進(jìn)行有效的測(cè)評(píng)，因此產(chǎn)品出現(xiàn)故障的概率也無(wú)法保障。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)上的安全系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較大的差異性和盲目性，這對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)而言是極其不利的。

機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的目的在于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高性能，其中要考慮故障方面的影響因素，也就是強(qiáng)度和硬度。這些故障又可以細(xì)分為溫度、濕度等內(nèi)容。總的來(lái)說(shuō)，故障的影響因素，也就是強(qiáng)度和應(yīng)力在分布的時(shí)候具有一定的規(guī)律，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)就是參考這種規(guī)律來(lái)展開設(shè)計(jì)工作。而機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)則是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上運(yùn)用了數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的原理，用概率統(tǒng)計(jì)等方法對(duì)各種影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這就使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加的科學(xué)、合理，相關(guān)工作的展開也會(huì)更加的高效，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，對(duì)產(chǎn)品使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)也將成為現(xiàn)實(shí)。

4、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是從國(guó)外發(fā)展而來(lái)的，在19世紀(jì)中期建立了相關(guān)的理論框架，近幾十年來(lái)一直被人們研發(fā)拓展。從機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)在國(guó)外的發(fā)展情況來(lái)看，該設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于車輛、土木和航天工程等。且由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方面的研究時(shí)間較長(zhǎng)，相關(guān)的理論成果也比較的豐富，因此相關(guān)工程的建設(shè)收到了機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的有效指導(dǎo)。在這樣的發(fā)展?fàn)顩r下，機(jī)械產(chǎn)品的壽命和可靠性得到了進(jìn)一步的提升，各種數(shù)據(jù)的整合也建立起了各種數(shù)據(jù)分析庫(kù)，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的應(yīng)用更加的具有現(xiàn)實(shí)意義。在未來(lái)，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大分析的網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)工程和項(xiàng)目當(dāng)中的設(shè)備進(jìn)行風(fēng)評(píng)和研發(fā)設(shè)計(jì)。

總結(jié)

機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，相關(guān)的理論建設(shè)也已經(jīng)有了基本的框架?？煽啃栽O(shè)計(jì)的內(nèi)涵十分的豐富，應(yīng)用的領(lǐng)域也十分的廣泛。我國(guó)在這方面的研究還有很大的提升空間，相關(guān)的技術(shù)還應(yīng)進(jìn)一步的完善。相信隨著國(guó)際對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)關(guān)注度的加強(qiáng)，相關(guān)的理論和研究會(huì)進(jìn)一步走向高潮。

參考文獻(xiàn)：

[1]張義民，聞邦椿.機(jī)械可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)[C]. 2008年全國(guó)機(jī)械可靠性學(xué)術(shù)交流會(huì)，中國(guó)，青海，西寧2008： 96-99.

[2]張義民，黃賢振，賀向東.小完全概率信息牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009， 45（4）： 105-110.

[3]卓紅艷，劉志強(qiáng).基于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)分析[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013（03）.

[4]馬恒強(qiáng)，邱亮.淺析工業(yè)設(shè)計(jì)理念在現(xiàn)代礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].山東煤炭科技，2013（01）.

[5]姜子龍.機(jī)械零件尺寸配合關(guān)系的檢驗(yàn)?zāi)：煽啃苑治鯷J].東方企業(yè)文化，2013（02）.