山東省臨沂市費(fèi)縣農(nóng)機(jī)局新莊鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站 裴景波

機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

山東省臨沂市費(fèi)縣農(nóng)機(jī)局新莊鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站 裴景波

近些年隨著我們經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，在機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)方面，人們對(duì)機(jī)械技術(shù)水平的要求越來越高，如何才能將機(jī)器生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新化以滿足人們的需求呢？如今機(jī)械的可靠性設(shè)計(jì)正在不斷地面臨著極大的挑戰(zhàn)，在一定程度上可以說機(jī)器性能的穩(wěn)定性將會(huì)直接影響到我們工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，因此如何針對(duì)工廠的機(jī)械進(jìn)行可靠性研究并制定出合理的相應(yīng)優(yōu)化策略是當(dāng)前生產(chǎn)者面臨的亟待解決的問題，在一定程度上，我們可以利用這一點(diǎn)確保機(jī)器可靠生產(chǎn)，從而達(dá)到維護(hù)工廠穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，另一方面，我們也可以針對(duì)繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行研究，以此提出一些具體優(yōu)化策略，以保證機(jī)器安全可靠有效運(yùn)行。

機(jī)械可靠性；優(yōu)化設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

一般來說，衡量機(jī)械產(chǎn)品的重要指標(biāo)就是機(jī)械的可靠性及其穩(wěn)定性，一般來說可靠性和穩(wěn)定性是作為工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械正常運(yùn)行的可靠性保障。我們知道工業(yè)的發(fā)展要依靠科技的推動(dòng)，所以有關(guān)科技推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的承載點(diǎn)全部表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品中，機(jī)械產(chǎn)品是承載點(diǎn)的最高體現(xiàn)，因此，在科技高速發(fā)展的今天，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性要求變得越來越高，為了滿足人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性要求，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)生活中就必須加入機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，來提升機(jī)器的可靠性與穩(wěn)定性并且將機(jī)械產(chǎn)品與日常工作有效地聯(lián)系在一起，這樣不僅能夠達(dá)到及時(shí)更換零部件的目的，還可以使機(jī)械產(chǎn)品可靠性提升。

1 機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

一般來說，在我們的認(rèn)知中，進(jìn)行機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性是十分有必要的，因?yàn)闄C(jī)械可靠性設(shè)計(jì)，通常都是以成品的可靠性作為基準(zhǔn)，然后在一定程度上把各項(xiàng)參數(shù)比如說外在力以及零部件的尺寸和機(jī)械的承受能力，作為參考值融合起來考慮并且在另一方面運(yùn)用某種力學(xué)理論和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論以及概率論等相關(guān)理論進(jìn)行技術(shù)可靠性的分析，并保證相關(guān)的方案可靠性是絕對(duì)安全的。但是一般來說，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，注重機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)忽略最重要的一點(diǎn)，就是設(shè)計(jì)參數(shù)的隨機(jī)性，所以我們要在相關(guān)研究中注意將力學(xué)作為隨機(jī)變量，這樣才能掌握機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中的各個(gè)受理因素對(duì)環(huán)境的影響，得到一定的參考值。

另一方面，我們?cè)趯?duì)機(jī)械可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮機(jī)械強(qiáng)度的相關(guān)因素的影響，因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度可能會(huì)受到材料的性能以及工藝環(huán)節(jié)波動(dòng)和加工精度的影響。所以在我們進(jìn)行機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，要通過精密計(jì)算，考慮各個(gè)參數(shù)的隨機(jī)分布，并且以此分析出作為機(jī)器生產(chǎn)的實(shí)際工作狀況。

2 機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)案例

我們可以通過一個(gè)案例舉例說明，本次通過機(jī)器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究選取蝸桿減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)為研究的主要內(nèi)容。

一般來說一級(jí)蝸桿減速器的主要失效形式通?？梢苑譃闇u輪齒面點(diǎn)蝕、渦輪齒折斷、鍵壓潰、軸折斷、軸承實(shí)效幾種。所以針對(duì)蝸桿進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，其優(yōu)化模型為：Rs=Rcf·Rch·Rz·Rj·Rg。其中Rcf表示蝸輪齒根彎曲疲勞的可靠度；Rch表示渦輪齒面接觸疲勞可靠度；Rz表示輪軸的可靠度；Rg表示滾動(dòng)輪軸可靠度；Rj表示鍵可靠度。蝸桿減速器進(jìn)行變量設(shè)計(jì)的時(shí)候，將蝸桿的模數(shù)定為m，蝸桿直徑系數(shù)為q、蝸桿軸直徑ds、蝸桿頭數(shù)zl、傳動(dòng)比i、渦輪軸長度L。可靠性設(shè)計(jì)變量表示如圖1所示，其中X={m，z1、q、L、i、ds}。

3 一般情況下對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)建議

3.1 預(yù)防故障設(shè)計(jì)法

一般來說，我們要保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，就要在一定方面注意機(jī)器設(shè)備的整體運(yùn)作功能是否存在串聯(lián)并可以各自發(fā)揮自身作用，這一點(diǎn)在機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行中是十分重要的，因?yàn)橐坏┱w功能大于部分功能就會(huì)成為機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，而機(jī)械可靠性中首先要重視機(jī)械設(shè)備的可靠性并且我們可以在某些方面對(duì)零部件進(jìn)行認(rèn)真的篩查和嚴(yán)格的需求控制和選擇控制，在一定程度上將零部件可能存在的問題進(jìn)行排查，預(yù)防故障法設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)選用的零部件和通用部件進(jìn)行驗(yàn)證分析，并且達(dá)到最大限度，對(duì)可能出現(xiàn)的故障予以分析。

3.2 權(quán)衡和環(huán)境設(shè)計(jì)

一般在我們的機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中，我們不僅僅要采用預(yù)防故障設(shè)計(jì)法，還要在另一方面對(duì)機(jī)械進(jìn)行環(huán)境和權(quán)衡設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)有利于設(shè)計(jì)者找出機(jī)械相對(duì)可靠性的設(shè)計(jì)方案。這樣就可以對(duì)機(jī)械的成本、體積，以及質(zhì)量和相關(guān)可靠性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，耐環(huán)境設(shè)計(jì)主要是基于綜合考慮的一種設(shè)計(jì)方式，它的主要出發(fā)理論是從機(jī)械的零部件出發(fā)，并且將機(jī)械的零部件所使用的壽命周期等各個(gè)環(huán)境都考慮進(jìn)去。

4 結(jié)束語

總而言之，有關(guān)機(jī)械可靠性的設(shè)計(jì)關(guān)系到機(jī)械日常生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以其重要性是不言而喻的，那么我們?nèi)绾文軌蛟趯?shí)際生活中結(jié)合相關(guān)理論對(duì)機(jī)械可靠性進(jìn)行合理的優(yōu)化呢？通常我們可以通過優(yōu)化機(jī)械可靠性運(yùn)行模式來使機(jī)器能夠在我們的實(shí)際生活中發(fā)揮出主要功能，并且能夠保持機(jī)械穩(wěn)定性生產(chǎn)，這樣我們就可以對(duì)相關(guān)機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究并提出一些合理的建議，供其他同仁進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流。

[1]李晶,鹿曉陽,陳世英.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法研究進(jìn)展[J].工程建設(shè),2007(06).

[2]袁濤,張義民,薛玉春,賀向東.利用ANSYS實(shí)現(xiàn)零件的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2007(05).

[3]鄭光澤,葉遠(yuǎn)軍,陳正中,曾灃.機(jī)械零件的模糊可靠性設(shè)計(jì)分析[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào),2004(04).

裴景波，男，1976年8月出生，山東費(fèi)縣人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械。