机械设计可靠性分析
发表时间：2019-11-08T15:08:09.063Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：刘建博
[导读] 摘要：近几年，随着我国经济水平不断提升，工业建设规模与数量不断提升，为进一步便捷人们的生产与生活，各类机械设备的可靠性设计，成为当下必须解决的问题。
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摘要：近几年，随着我国经济水平不断提升，工业建设规模与数量不断提升，为进一步便捷人们的生产与生活，各类机械设备的可靠性设计，成为当下必须解决的问题。这也是人类工业发展的基本需求，尤其是在现阶段，正处于尖端科技改革发展的关键阶段。因此，对机械可靠性设计方式研究有着鲜明的现实意义。
关键词：机械设计；可靠性；应用
一、设计原理
机械可靠性设计的定义是指借助可靠性试验并且对可靠性数据的结果进行分析，再通过物理学方面的研究来确定试验产品的设计参数，以达到提高试验产品的整体品质和性能的一种方法。凭借此方法，不仅可以在对产品进行设计的阶段就确定好产品需要参照的可靠性指标，还可以确定机械产品的关键零部件的具体性能和具体的使用年限。机械可靠性设计方法可分为以下2种：机械可靠性定量设计方法、机械可靠性定性设计方法。机械可靠性定量设计方法是指，在对机械产品进行设计的阶段，应用合理的概率方法、考虑机械产品的实效概率以及可靠度对机械应力和机械强度等随机变量数据进行计算。之后再应用计算出的数据对机械的可靠性设计进行评估。机械可靠性定性设计方法是指，在对机械产品进行设计的阶段，为提高设计质量，从之前的成功或失败中吸取经验教训，避免出现之前发生过的问题。具体来看，就是在对机械产品进行设计的阶段，先预估投入使用这些机械产品后可能会出现的各种问题，并且分析考虑会影响机械产品的使用过程因素，再对设计方案进行合理的改进，减少影响机械产品运行的不良因素所带来的影响。
二、机械可靠性设计方式
1、机械可靠性优化设计。为应对日益增长的市场需求，以及逐渐提升的质量需求，机械优化设计理念形成，在融合了数学理论知识计算机技术之后，可以实现各种复杂问题的分析与优化，对于提升设计水平有着重要意义。对于机械产品的可靠性而言，将会对产品应用效果与性能产生影响，做好可靠性设计十分必要，也是在最短时间之内，生产最为优秀产品的基础所在。机械的可靠性优化设计具体表现在三个方面：质量、成本以及可靠性。对于可靠性设计以及优化设计需要持辩证态度观看，具体可以分为两个角度进行看论述：一方面，可靠性设计并不等与优化设计，因为在单一设计中，可靠性设计完成之后，机械产品内部各个零件的参数并不一定达到最佳状态。另一方面，优化设计并不等与可靠性设计，同样在单一设计中，优化设计完成之后，机械产品内部并非可以在任何情况下都保持稳定性，也不具备在特定时间、地点，完成特定功能的效果。因此在机械可靠性优化设计中需要考虑到上述问题。
2、机械可靠性灵敏度设计。在可靠性设计中，将会对各类信息进行分析，从而得出各个零件的最优状态，而这个最优状态其实就是灵敏度，一个设备灵敏度较高，则可靠性就较为明显，之所以引入灵敏度概念，是因为可以提升各类参数分析的效率与质量，常见的灵敏度分析方法有以下几种：例如直接分析法、伴随变量法以及函数法等。机械可靠性灵敏度设计简单来说就是在可靠性基础上的灵敏度设计，通过灵敏度分析结果来确定一个具体的参数，从而提升产品的整体性能。机械可靠性灵敏度设计对于可靠性设计来说意义重大，能够有效地降低机械产品参数分析复杂程度。在分析过程中，如果部分因素的灵敏度较低，对机械可靠性影响较为明显，需要在制造过程中重点控制。如果部分因素的灵敏度较高，对机械可靠性影响并不明显，则可以将其作为确定量值进行处理。
三、机械设计可靠性应用分析
1、计划期的可靠性分析。计划期的工作设计人员需要依据市场需求的程度和客户订单的实际情况，通过对准确的市场分析和相应的技术指标，制定可行的设计技术方案。在这个过程中，需要对不同设计方案进行综合分析其优缺点，重点需要考虑相关的可靠性、适用性和经济指标等指标，制定出科学合理的设计任务目标。在此工作阶段，可靠性分析工作实际上是产品可靠性前景预估。这项工作有两个目的。一是确定产品中可能存在的薄弱环节，并为下一个技术设计阶段提供纠正指导。第二是找到一个值得改进的方向，使重新开发产品成为可能。可靠性展望如果要完成指标的分配，则需要根据产品自身的功能和客户的实际要求，完成相应的指标数据值，如寿命，可靠性和故障率。然后，根据具体的方法原则，进一步分配可靠的指标。
2、技术期的可靠性分析。在机械设计的技术期，其主要的目标完成设计总装配图以及不同机械部件的装配图，通过确定不同零件的外形与基本尺寸完成草图的设计，同时，明确不同部件的联接方法，确定机械部件的尺寸等。最后对整个机械系统的总装配图、分部件装配图、工作流程图等进行设计。在这个过程中，还需要对机械动力与运动方式进行设计，并在此基础上，不仅需要完成机械部件设计工作，还需要对零部件与机械机构重点部件开展相关工作性能校验，然后对机械系统分部装配草图和总装配草图进行设计，在所有相关设计草图完成后，还需要进行相关精确性准确性验证。在整个机械设计工作中，技术期是最为关键的时期，在这个阶段需要进行的可靠性分析工作较多。
3、基于产品使用需求的可靠性分析。基于产品使用需求的可靠性设计优化，实际是针对机械工程产品的制造过程采取必要的优化措施，降低工艺技术等方面的负面影响。在机械工程产品制造加工过程中，会因多方面影响因素对产品可靠性造成影响，包括零部件质量、加工精度、工艺流程合理性等。因此，在机械工程产品可靠性优化设计过程中，也需要充分考虑制造加工过程的影响因素，提前制定有针对性的应对措施。同时应通过工艺技术创新，提高机械工程产品制造水平，确保可靠性优化设计措施能够得以实现。在产品设计过程中，需要对实际制造环境进行考察，分析各个子系统的综合性能，可采用模型分析方法，对机械制造工艺的具体影响因素进行分析，并对工艺系统进行改良，从而保证产品制造过程的可靠性。通过提高产品制造工艺水平，能够确保产品实际加工质量符合使用需求。
4、基于产品维护检修的可靠性分析。最后，在机械工程产品的可靠性优化过程中，也需要考虑产品在实际使用过程中的维护检修问题。产品可靠性设计要求是在产品正常使用寿命内的可靠运行。但是随着机械工程产品使用时间的推移，其各方面功能性能水平难免会出现下降，此时就需要采用合适的维护检修方法，恢复产品正常运行，减少故障隐患。因此，在机械工程产品的可靠性优化设计中，还需要突出产品特点，提前制定维护检修办法，为产品使用提供指导。同时应合理设计产品使用周期，明确产品报废标准，避免存在较高故障隐患的产品仍然继续使用，引发安全事故。产品维护检修及保养措施应在设计文件和说明性文件中明确标注，在制定维修方案时，也需要考虑成本方面的问题，避免因运行维护成本过高，影响产品竞争力。通过基于以上几方面的考虑，对机械工程产品可靠性作出多层次的优