机械零部件的可靠性设计浅析

机械零部件的可靠性设计浅析

谢兆显

东莞建晖纸业有限公司 广东东莞 523000

摘要：随着社会经济的快速发展，现代化工业生产的水平也不断提升，机械产品的结构也越来越复杂，性能上也更加强悍，可以在较为恶劣的环境中发挥预期的作用。由于市场体制改革，企业之间竞争日益激烈，产品更新换代的周期也会不断缩短，可靠性的设计数据逐渐匮乏，导致因为零件设计不当发生的质量和安全事故越来越多，即使一些产品应用了更加简化的新工艺和新技术，但是对于可靠性的要求却不能出现丝毫松懈。目前可靠性已经是衡量机械零部件产品质量的核心标准，可靠性技术和设计成为保障安全性研究和产品责任预防措施的重要手段，文章将会对机械零部件的可靠性性设计展开分析和论述，以供参考。

关键词：机械零部件；可靠性设计

前言

世界对于可靠性的认知、发展以及应用的过程中，几乎都是以静态力学模型的基础上进行研究，实际上，机械零部件由于自身性能和所处环境等因素的影响，其可靠性也会发生一定的变化，因此在开展可靠性设计的时候，应当将所有可能影响其属性的因素都考虑进来，使机械零部件可靠性设计可以达到相应的水平。

可靠性理论在国内的研究始于20世纪60年代中期，到80年代后期国产的电子元件可靠性已经达到了国际先进水平。与传统设计理论相比，可靠性设计是指在于将设计变量如实地作为随机变量来处理，让设计的结果和质量更加符合客观事实的具体情况，充分考虑零件尺寸、载荷以及性能数据的随机性与分散性，让人们对于机械零部件强度的判断更加准确，由原本的极端准则改为概率。在此之后，在描述机械零件的时候，会采用安全概率的说法，而不是安全或者不安全，该理论的发展促进机械工程强度设计的根本性进展。

一、机械零部件的可靠性设计价值

在科学技术的发展的作用下，机械设备的构成也愈加复杂，一台四色印刷机需要的机械零件数量超过了上万个，以此构成的复杂系统在工作人员的操作下才能准确无误地完成相应的印刷任务，为了实现高质量的生产效率，就需要增强机械零部件的可靠性。目前国际市场竞争的关键点在于产品质量能否过硬，同时根据现代质量工程的定义，产品质量中的关键指标就是可靠性。我国出口产品在国际市场上竞争力不足的主要原因就是技术水平落后，导致产品的可靠性不足，只能以较低的价格出口，通过薄利多销的形式在国际竞争中取得一席之地。长此以往，不仅会造成人力物力的浪费，还会让中国制造的口碑持续下滑。

我国高精机械的研发和生产工作还处于发展阶段，可靠性的保障也更加迫切，大部分的机械设备都是仿造国外先进设备来设计的，因此很多问题的处理都需要大量的分析和实验，完全照搬国外机型会给设备的使用和维护埋下风险与隐患。可靠性设计作为现代化设计方法，在很多领域都进行了应用，并且获得了良好的经济效益和社会价值。为了加强国内的机械生产和设计水平，就需要从机械零部件可靠性设计开始做起，提高我国国产机械设备在国际上的市场地位。

二、机械零部件的可靠性设计优化

1、可靠性设计理论

机械零部件的可靠性体现在规定条件和时间限定下具备可以完成规定功能的能力，不仅是机械零部件在生产出来之后自身拥有的质量特性，也是在性能层面上的拓展和延伸。机械零部件在实施可靠性设计之后，可以减少故障发生的可能性，全面提升机械零部件的性能和质量，还能降低由于维修产生的成本消耗，为现代化工业生产提供安全保障的同时提高经济效益。

机械零部件的可靠性设计是一种采用概率统计理论与机械设计理论相结合的先进设计方法，旨在使机械零部件的设计更符合实际使用习惯，并通过定量方式确定机械零部件在一定周期内不会失效的可靠度，即安全使用期限的概率数据。在机械零部件的可靠性设计中，强度是设计过程中的关键指标，与过去设计方法有着本质上的区别。过去的设计方法将计算安全系数作为主要内容，计算过程是以参数的单值为基础的，而可靠性的设计方法会将性能和参数的多值性进行综合性的考量，呈现一定的概率分布状态，降低出现材料浪费和可靠性不足的情景。

2、可靠性设计优化

在机械零部件的可靠性设计优化过程中，不能再单纯按照经验确定生产和设计方案，而是要先明确结构方案，然后对强度等性质进行分析和校核，之后完成修改和设计优化确定机械零部件的尺寸和结构等参数。机械零部件的可靠性设计方法是，应用计算机技术和数学模型，通过数值计算的方式，在所有的可行性设计方案找出最合适的一种。理论上，这种计算方法会优于经验计算，用精确代替近似，可以在众多结果中找出最好的方案。机械零部件可靠性的设计优化是指将可靠性理论与优化设计方法相结合，用于机械零部件的生产设计中，在理论上更加适合用于工程实际应用等领域。根据研究分析可以发现，机械零部件的可靠性设计优化会涉及三个方面，分别是最优方案的选择、可靠度的最大化以及约束条件下的可靠性实现。

3、可靠性设计优势

在传统的产品设计过程中，一般会采用确定性的结构分析模型，这种方式就会决定该设计无法体现结构参数的随机性，而可靠性设计是以结构的概率分析为基础，因此也就可以根据结构参数和荷载等数据的随机性做出设计效果的判断。

在以往优化产品设计过程中，降低结构设防水平是一种常见的手段。然而，这种优化方法所得到的成果往往缺乏必要的安全保障。从现代化工程发展的角度来看，是无法被市场和行业所接受的。而可靠性设计优化是在满足可靠性的基础上选择最合适的设计方案，或者是在面对限制条件的情况下使可靠度发挥到最大的效果，都可以为工业生产以及机械设备的使用提供安全保障。

三、机械零部件的可靠性设计方法

在科学技术水平不断发展的新时期，机械零部件可靠性的设计也应当与时俱进，根据实际的情况选择合适的设计方案，形成因地制宜的可靠性设计方法。

权衡设计的方法可以让机械零部件可靠性通过综合因素衡量之后得到最佳的设计方案，机械零部件会在生产、储存、运输以及使用等过程中都受到各种因素的影响，在经过详细分析之后，可以从用料、保养以及其他保护措施增加机械零部件的可靠性。机械设备在运转的过程中是整体化的运作模式，其整体功能的实现也大于部分功能带来的效益，因此要对机械零部件可靠性设计进行优化，不论是核验还是应用上都要优于标准件，使其发挥出最大的可靠性价值。

简化设计的方法是指在满足限定条件之后完成的设计简化方式，机械设备结构上过于复杂，反而会给生产和维修工作带来了负担，应当机械零部件可靠性的体现，因此简化设计的方法不仅可以有助于可靠性的提升，还能降低机械设备出现故障的可能性。简化设计的方法要从整体的角度对机械零部件的情况做出分析，通过完成规定功能设置重复结构等操作，让机械设备可以在保持原本功能的前提下，实现质量可靠性的提升。

结束语：

综上所述，机械零部件的可靠性设计研究不仅可以加强机械设备的可靠性，还能设计出性能更好的机械零部件，为我国机械工程行业的发展贡献力量，让我国的机械产品可以在激烈的国际市场竞争中迎接新的挑战。

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