机械可靠性设计的内涵与递进

摘 要：机械可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。这样就可以在机械产品的研制阶段，估计或预测产品在规定工作条件下的工作能力状态或寿命，保证产品具有所需的可靠性。结合现代数学力学理论，系统地阐明机械可靠性设计、机械动态可靠性设计、机械可靠性优化设计、机械可靠性灵敏度设计、机械可靠性稳健设计等系列可靠性设计理论与方法内涵与递进，力图为解决我国机械工程领域可靠性设计核心技术缺乏的问题指明路线与途径以及为形成产品自主研发能力提供技术服务和储备，对工程实际的机械可靠性设计提供系统成组的理论与方法，可以为机械行业提供可靠性分析与设计的技术服务。

关键词：机械可靠性；机械设计；概率设计法；稳健性设计法；现代可靠性设计

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

究逐渐由军工转人到民用的范畴，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 机械可靠性概述及发展现状

何为可靠性？可靠性实际上指的是产品在特定的环境条件和工作条件下，在规定的任务时间范围内能够完成规定功能的连续性和重复性的能力。20世纪20年代，对于可靠性技术的研究就已经开始，到20世纪40年代，才应用于结构工程设计之中。可靠性技术要依赖于概率统计和随机过程理论，通过结构分析技术，来达到对结构系统可靠度的进行估计。通过研究和生产实践，国内外一致认为，机械结构的设计是保证其可靠性的决定性因素，而制造安装和管理是重要支撑。因而，为了保证机械结构的安全可靠，提升工业的发展水平，并进而优化产业内结构，在机械结构的设计过程中，对于概率设计理论的研究，可靠性技术的应用就显得十分重要。正是基于这样的需求，可靠性分析与设计方法得到了快速发展。对于机械可靠性技术的研究，我国目前已经取得了一定的成果。此类研究活动主要集中在高校和专业性的研究机构，有很多科技工程领域的研究人员参与到研究之中，并由不少的设计人员从事着实际设计实践活动。经过研究工作者的辛勤耕耘，已经出现了颇具价值的专业著作、学术报告、教学教材。然而，相比较国际先进水平，在这方面依然存在巨大的差距。我国关于可靠性各方各面的研究和实践还处于初级起步阶段，水平还亟待提高。从机械可靠性技术研究方面而言，尚处于探索初期；从管理体系而言，在我国的企业中还没有建立起可靠性管理体系；从设计方面而言，设计技术没有得到推广使用。造成这些问题的原因是多方面的，主要有可靠性理论的研究时间短，且没有得到广泛传播；设计人员对于设计方法的理解和掌握

水平较低；企业缺乏自主创新能力，忽视对自主研发能力的投入，从而造成我国虽然是一个机械制造大国，但是由于缺乏可靠性核心技术，而不能跻身制造强国，进而对我国的经济发展状况产生影响。

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人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人，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 结束语

探析和发展机械可靠性研究，将机械可靠性充分的应用于机械生产的每一个环节和流程，有助于提高机械产品的质量和安全性，可以有效的降低成本，提高经济效益和社会效益

参考文献

[1]潘爽.浅谈机械产品可靠性设计[J].电子机械工程，2010（1）.

[2]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报，2010（7）.