機械產品可靠性設計方法的研究

發布時間：2020-12-25所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：機械產品的可靠性設計對于企業的良好發展來說是至關重要的，因此，在機械產品設計中，產品的可靠性對于設計人員來說是首要任務。為了提高機械產品設計中的可靠性，設計者需要從多方面入手，深刻認識并認真分析機械產品特點，遵循一定的可靠性設計原則

　　摘要：機械產品的可靠性設計對于企業的良好發展來說是至關重要的，因此，在機械產品設計中，產品的可靠性對于設計人員來說是首要任務。為了提高機械產品設計中的可靠性，設計者需要從多方面入手，深刻認識并認真分析機械產品特點，遵循一定的可靠性設計原則，將現代可靠性設計方法與傳統可靠性設計方法有效結合，選擇最適合的可靠性設計方法，努力提高機械產品的可靠性。

　　關鍵詞：機械產品;可靠性;設計方法

　　引言

　　隨著新時代信息技術的飛速發展和廣泛應用，機械產品無論在企業還是在生活中都受到人們的青睞。機械產品正常運行的根本保障是其中大量高精度電子元器件的存在，這是機械產品運行的先決條件，電子元器件的技術指標與設備的運行狀態密切相關。因此人們對機械產品的可靠性提出了更高更新的要求。提高機械產品的可靠性是未來的發展之路。

　　1機械產品可靠性概述

　　可靠性設計是以形成產品可靠性為目標的設計技術，將外載荷、零部件尺寸等設計參數視為隨機性變量，應用數理統計，力學理論，得出避免零部件出現破壞的共識，形成符合實際的零部件設計�？刂剖�效的發生率在可接受范圍。改良設計作用體現在分析計算數據，使設計者對零部件有清晰的了解。機械發展的可靠性是其重要基礎，機械產品可靠性不強，則產品質量出現很大的問題，機械產品失效主要原因是耗損型失效，如設備出現老化現象，及強度退化等為損耗型失效。機械產品銷量隨著時間不斷變化，但變化非恒定值，符合特征分布的形式有多種，如對數正態分布等。機械產品每個零部件有很多重要的設想模式，機械產品由零部件組成，零部件大多為非標準零件，導致失效統計值分散。如電子產品難以進行失效率的統計�？煽啃苑治鲂枰獙κ�效模式相關性進行考慮[1]。

　　2機械產品可靠性的影響因素

　　2.1硬件質量問題因素

　　硬件有很多，都十分精密，其質量和安裝決定了硬件的可靠性�，F如今，硬件廠商的數量是很龐大的，但是它們的能力差次不齊，即使產品外觀基本一致，但是質量卻有很大不同。這是因為有一些在質監上沒有做好，所以產品必然是劣質的。一些設備廠商為了獲利，會去購買這些硬件，而且不會做質檢，他們是知道這些都是不滿足制造要求的，但卻不去做好管控。因為監督有很多地方都觸及不到，所以一些違規是不會被看到的，即使只有很少的幾處，也會引發一些問題。故此，我們不能繼續無視，而是要轉變，把這些都做好。

　　2.2機械條件

　　自動化設備也被廣泛用于需要位移或振動的大型機械設備中，這種機器在工作過程中會伴隨著巨大的震動和振動，在長期運行中，容易對控制設備中的部件造成損傷和嚴重的金屬疲勞，這也是導致控制設備可靠性下降的因素之一。

　　2.3零部件通用化、標準化程度低

　　機械產品的功能零部件多數是非標準件，只有少數零部件如軸承、密封件、閥、泵等實現標準化、通用化，供設計人員選型設計。多數零部件因功能不同、結構各異，只是將其特征參數(如齒輪模數、液壓缸直徑等)標準化設計。設計人員在設計時，要考慮的載荷、幾何尺寸、材料性能等因素具有分散性和隨機性，因而難以同電子產品那樣統計其失效率。

　　3機械產品可靠性設計方法

　　3.1認真篩選機械零件及元器件

　　所有要用到的元件，它的性能對設備來說都是關鍵的，不可以有一點缺點，否則就是巨大的隱患。因此要做好機械零件及元器件的篩選，不能有一點松懈，要按照一定的規則來進行，如果做不到，就必然與預期有較大偏差，這不應發生。在質量上，元件要先檢測，這是十分必要的。為了其中不會有漏網之魚，不可以用抽樣的方式，而是要覆蓋所有單件。另外，要將溫度作為一個主要參照，一般來講，如果沒有明確的要求，都會使用散熱好的，當然這是在預算允許下才可以的。就性能來說，固然是越高越好，因為這與效率有關，但也要在性價比上多下功夫，盡量以最少的花費得到最優的成效。同時，可以用一套標準對元件進行分類，并把它們的所有參數都記錄下來，這樣方便之后的篩查。

　　3.2系統故障的預防設計

　　在運行屬性上，大多數機械產品都屬于串聯系統，其中任一單元發生故障而失效時，系統就喪失規定的功能而失效。因而為確保機械產品整機的可靠性，設計者就需要關注產品設計細節，從小小零部件就得嚴格控制設計質量：優先選用符合要求的標準件和通用件，嚴格按設計標準進行設計選型;其次，選用得到應用或試驗驗證的零部件，充分利用已有的故障分析成果，對成熟的設計經驗或驗證后的設計方案進行優化設計[2]。

　　3.3權衡設計

　　權衡設計是對可靠性等要素綜合衡量后制定最佳方案，考慮零部件在壽命周期可能遇到的環境影響因素，包括運輸的碰撞，設備保養合理程度等，通過因素分析，在零部件生產用料上優化，保證零部件及機械設備的可靠性。機械設備運作是整體運作，實現整體功能大于部分功能，首先要優化零部件可靠性，機械設備零部件需要優先選用標準件，選用前要對零部件進行分析驗證，以成熟的經驗驗證方案。機械零部件使用中受到外界條件影響，強度逐漸退化，必須引入時間概念用隨機過程描述強度變化歷程。運用隨機過程原理建立合資啊與強度變化動態可靠模型，采用隨機攝動法進行零部件動態可靠性指標計算[3]。簡化設計是滿足特定條件下設計合理簡化，結構過于復雜容易出現故障，無法進行可靠性優化。是避開故障的有效方式。簡化非依靠少部分超負荷承載大部分功能，零部件簡化需從整體把握，余度設計從整體下手，通過對完成規定功能設置重復結構等，機械設備整體系統保存規定的功能。

　　3.4提高設計工作人員的專業知識與技能

　　機械產品結構和系統比較復雜，對機械產品操作人員的要求也會很高。為了滿足相關要求機械產品的可靠性,我們必須加強操作人員的培訓,確保他們能夠充分掌握相關專業知識和技能,并能能確保正確評估機械產品的安全可靠性。同時，操作人員必須有技能能夠對設備進行日常檢查和維護,對及時發現問題能夠正確處理,并采取有效措施確保機械產品的安全可靠運行。

　　3.5加強對設計穩定性的監督

　　要想機械產品本身是優質的，同時沒有我們所不能接受的缺陷，就要從設計入手，只有做好了設計，才是對機械產品最好的保證。在設計時，要充分了解設備，杜絕盲目地進行設計，要用正規的手段獲得所有要用到的數據，將它們作為參照，這樣就可以確保機械產品的可靠性不會有偏差。同時要將機械產品的運行條件納入到考慮中，以此來對結構進行設計，使它不會因為無法適應條件而出現性能上的削減，這是當下很常見的情況，所以要引以為戒。

　　結束語

　　綜上所述，機械可靠性設計是將概率論、數理統計、失效物理和機械學相互結合而形成的一種設計方法。其主要特點是將傳統設計方法中視為單值而實際上具有多值性的設計變量，如載荷、應力、強度、壽命等看成某種分布規律的隨機變量，用概率統計方法設計出符合機械產品可靠性指標要求的零部件和整機的主要參數及結構尺寸。隨著計算機技術的發展，模擬結構力學分析模型日趨完善，計算機輔助設計、有限元分析等新技術將得到廣泛應用，但不管如何發展進步，現代可靠性設計方法絕離不開傳統的可靠性設計方法，其二者的有效結合才是設計者的最優選擇。——論文作者：王永明 梁亞芳

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