張琦

摘 要：對機械產品可靠性設計進行分析，對提高產品質量性能具有重要意義，需要對各環(huán)節(jié)要求進行嚴格控制，保證每個節(jié)點設計的有效性?；跈C械產品可靠性特點以及專業(yè)設計原則，確定可靠性設計流程，并對比傳統(tǒng)設計方法，積極應用各項新型技術與理念，保證產品設計高效性。本文對機械產品可靠性設計要點進行了簡單分析。

關鍵詞：機械產品；可靠性設計；設計原則

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.267

在機械制作行業(yè)快速發(fā)展背景下，對機械產品可靠性研究不斷深入，并取得了一定效果，但是因為機械產品可靠性涉及內容較多，以及缺失基礎性數據，很大程度上限制了機械產品可靠性設計成果。為進一步提高機械產品可靠性設計效果，需要在原有經驗下進行創(chuàng)新，遵循專業(yè)原則，做好每個節(jié)點控制。

1 機械產品可靠性設計特點

1.1 預計難度大

機械產品結構復雜度高，相應的其失效機理在分析上難度也比較大，再加上沒有準確完整的數據作為支持，很難準確預計機械零部件的可靠性。并且，對于機械產品來說，可靠性建模難度高，對于只能根據系統(tǒng)可靠性建模預計可靠性的方法并不適用，導致機械產品可靠性預計無法正常進行。

1.2 故障模式多

機械產品故障模式受多種因素影響，包括材料、載荷性質、產品結構以及結構大小等，并且不同故障模式之間還存在密切聯(lián)系，想要有效解決要面臨較大難度。想要實現某項功能時，因為所選結構形式不同，機械產品零部件應力狀態(tài)也存在較大差異。其中，規(guī)定功能失去原因包括結構損壞、失調、老化、滲漏、堵塞、松脫等，或者是各種組合的多種表現形式，并且同一故障模式在不同部位表現不同，使得產品故障模式分析難度大[1]。

1.3 故障類型多

機械產品故障同時包括偶然性故障與耗損性故障，這樣無疑是增加了產品可靠性分析設計的難度，各項因素的控制與管理難度更大。其中，損耗性故障主要是因為零部件磨損、腐蝕、疲勞、老化等，具有漸變性特點，故障率為時間的函數，可以利用極限狀態(tài)準則來判斷漸變性失效性[2]。與偶然性故障有著明確區(qū)別，選擇應用故障率為常數的數學模型描述也存在較大限制。為提高機械產品可靠性，在設計時還需要加強對耐久性的設計，延長產品零部件壽命。

2 機械產品可靠性設計原則

2.1 設計方法相結合

將傳統(tǒng)設計與可靠性設計進行有效結合，與可靠性設計相比，雖然傳統(tǒng)安全系數法存在諸多不足，但是在實際應用中具有簡單、直觀、設計工作量小等優(yōu)點，大部分情況下可以保證機械零部件具有較高可靠性，可以滿足專業(yè)設計要求。并且，部分情況下機械產品可靠性設計難度較大，因此仍需要做好安全系數法的應用研究。將傳統(tǒng)設計方法與可靠性設計方法進行結合分析，即利用概率設計法來對安全系數法進行完善和改進，對部分條件成熟以及精度要求高的零部件來進行可靠性概率設計[3]。其中，在應用可靠性定量設計方法時，機械零部件所有結構與尺寸確定難度大，便可以先通過傳統(tǒng)設計方法來確定零部件結構與尺寸，然后通過相應模型來完成可靠性定量計算。對于無法按滿足可靠性要求的零部件，則應進一步對結構、尺寸等進行調整，通過校核試驗后，確定且達到設計標準。

2.2 定性定量相結合

采用定性與定量相互結合的設計方法，需要先根據產品與零部件設計需求，確定可靠性定性與定量要求，遵循可靠性設計準則，對可靠性數據進行積累和收集，作為產品可靠性設計依據，結合產品設計需要與可能，來逐步完成可靠性定量設計。在針對機械產品進行可靠性設計時，應先完成FTA、FMECA等分析，確定重要件與關鍵件，以及產品與零部件重要故障模式與故障機理，然后根據不同故障模式和機理來按成不同零部件的定量與定性設計。

3 機械產品可靠性試驗改進

3.1 關鍵件試驗改進

設計圖樣完全可以反映出機械產品與各零部件設計結果，對于常規(guī)零部件來說，基本上只需要根據設計圖樣來進行檢查即可，但是對于新設計的零部件則需要按照規(guī)范對其進行試驗，尤其是關鍵件更是要進行試驗，并根據結果對各參數進行調整，改進設計效果。其中，零部件試驗包括新設計密封結構、高速軸靜平衡/動平衡試驗等；組件試驗包括可靠性試驗與性能試驗，且均在臺架上進行，且要根據產品運行工作環(huán)境，來對載荷、溫度等工況參數進行如實模擬。經過試驗后確定產品設計存在的缺陷，確定原因后進行改進。

3.2 產品試驗改進

機械產品在設計完成后，也需要對其進行試驗，并根據結果來進行調整改進，保證可以達到設計要求。主要包括產品臺架試驗與使用試驗，其中臺架試驗又包括可靠性試驗、性能試驗以及耐久性試驗等；使用試驗包括性能試驗、耐久性試驗和可靠性試驗。對于試驗改進環(huán)節(jié)來說，為機械產品可靠性設計基本流程，在實際設計中，可以根據需求來對流程進行剪裁，保證可以滿足產品可靠性設計要求。

4 結束語

機械產品可靠性設計涉及到的內容眾多，并且結構故障模式與機理復雜度高，在分析研究時具有很大難度?；谄湓O計特點，可以采取傳統(tǒng)設計方法與可靠性設計方法的有效結合，以及定量與定性設計結合方式，做好各零部件設計優(yōu)化，通過試驗后確定所存不足并改進，保證設計結果可以滿足專業(yè)要求。

參考文獻：

[1]雷勃.基于機械結構產品的可靠性設計分析[J].科技展望，2016（35）：45.

[2]卓紅艷，劉志強，金曉，葉長春，陳濤，陳代兵.基于機械結構產品的可靠性設計分析[J].工業(yè)控制計算機，2013（03）：124-125.

[3]張福斌.基于系統(tǒng)工程方法論的機械產品可靠性設計[J].中國水運（下半月），2012（04）：105-106+188.