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关于机械设计可靠性的研究分析

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李定艳

[导读] 摘要：所谓的机械可靠性，指的是机械系统或产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力，是衡量一种机电产品质量的重要指标。

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        摘要：所谓的机械可靠性，指的是机械系统或产品在规定的使用条件下、规定的时间内完成规定功能的能力，是衡量一种机电产品质量的重要指标。机械产品规定功能是可靠性设计的实质，可靠性设计是在保证机械系统的使用功能的前提下，尽量延长其使用功能的存在时间。本文主要探究了机械可靠性设计的方法、原则，并提出了相关的优化建议。
        关键词：机械设计；可靠性；方法；原则
        引言：机械的可靠性设计已经出现了半个世纪的时间，人们对可靠性设计越来越重视，到目前为止已经把它发展成为一门独立的学科，培养出的人才也是数不胜数。截止到目前，国内外一些国家都投入了大量的资金和人力来研究机械可靠性设计，而且取得了非常不错的进展，最直观的感受就是日常使用的家用电器越来越稳定，出现的问题也逐渐减少，给用户带来了许多便利。
        一、机械可靠性设计的方法
        机械可靠性设计方法可分为以下两种：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，并且对影响机械产品的使用过程因素进行分析考虑，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、机械可靠性设计的原则
        1、传统设计和可靠性设计相结合
        进行机械可靠性设计要充分结合传统设计和可靠性设计，发挥传统安全系数法简单、直观和工作量小的优点，先采取安全系数法来进行零件材料、结构和尺寸等参数的设定，在完成这些设定之后通过相应的模型进行可靠性的计算，对不满足可靠性要求的部分进行修改、校核，直至达到要求为止。
        2、定性设计和定量设计相结合
        机械的可靠性问题十分复杂，仅靠定量设计难以完全解决，有时定性设计能够更加合理有效的解决可靠性问题，因此在进行机械可靠性设计时要充分的结合定性和定量设计，从而更好的进行可靠性设计。在机械的可靠性设计中，可以先利用FMECA、FTA进行分析，确定机械的关键零件和重要零件，以及零部件可能出现的重要故障和相关的失效机理，之后根据相应的故障模式和失效机理进行有针对性的定性、定量设计，保证机械零件的可靠性。
        3、可靠性设计和耐久性设计相结合
        机械的可靠性设计不仅要注重可靠性设计，还要兼顾耐久性设计。进行可靠性设计主要是为了防止出现偶然性的故障，而耐久性设计主要针对的是渐变性故障，避免机械在使用过程中因为磨损、疲劳、腐蚀、老化等问题而造成机械故障，二者产生故障的机理有所区别，在进行机械可靠性设计时要进行兼顾。
        三、机械可靠性设计的建议
        1、强化机械结构设计理念
        良好的设计理念能够有效的指引机械结构的设计与施工，以及提高成品的机械水平与质量。

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机械结构设计者应该具备先进的设计理念，可以将设计理念与市场对机械结构的需求相结合，并结合机械结构的特点与用途，进行机械设计理念的创新，打造出具有鲜明特色、性能良好的新式机械结构，使得经济效益不断提升，并增加市场影响力，推动机械的发展。加强绿色、环保设计理念的创新，对市场机械材料进行调查与汇总，选择出能够重复利用、污染小、成本低的机械材料，并在其可行限度内进行结构塑造，并根据机械结构设计的理想目标进行设计与创新。优化资源配置，科学、合理的调整各项资源，提高工作效率，提升资源利用率，避免原材料的大量浪费现象出现；在材料使用过程中，按照正确的方式进行整改，避免产生二次危害，威胁人们的生命安全。
        2、科学制定机械结构中的材料与比例
        在机械结构设计时，应该避免大面积使用单一原材料，导致整体的稳定性能降低，造成机械结构出现断裂危险，要科学制定结构材料与比例，有效的提升抗压、震能力，保障工业生产的有序进行。设计者应该掌握国家关于机械结构设计的要求，以及相关法律法规与政策，严格遵守要求来设计与施工，以国家标准为设计最低基础，通过精确的科学分析，适当的选择各种材料。机械结构长度要根据尺度度量，尽量降低机械结构过刚性的程度，防止结构质量水平降低，抗压能力减小，否则极易发生横向扭曲与出现裂纹，给后期的工业生产增加负担；亦要防止结构过于柔性，柔性结构够承受较大的侧向力，但其纵向的承载能力会降低，容易造成坍塌，给工业生产带来损失以及威胁人们的生命安全。所以，要强化机械结构设计理念，不能一味的固守自封，要正确调整材料的配比，充分的发挥各材料的物理化学特点，从结构的纵向、横向加强质量水平，提高整体稳定性，并合理调控结构的比例，以适应最佳的空间设计与综合性能提升方案，合理优化资源配置，保障工业的快速发展。
        3、选择适当的计算分析改善结构的薄弱项目
        要加强机械结构的综合性能设计，就要选择适当的分析软件，结合单一机械结构、多种拼接方式的机械结构，进行综合性的分析与对比，发现结构的薄弱环节，并通过有效的手段进行创新与改革，不断改善薄弱点，实现机械结构性能的提升，促进机械结构的整体质量水平的提高。比如，要加强结构的科学设计，不断深化设计的宗旨，满足工业生产的人性化服务需求，提高结构设计的科学性；要求设计人员经过完整的培训，具有良好的专业素质，能够根据我国的相关法律法规与政策要求以及工业特点，适当的调整结构的厚度、高度等，达到比例均匀、合理，结构稳定性良好，综合能力较强，能够在工业重区进行投入使用，有利于工业的发展与进步，并能有效的减少质量问题，为工业提供更好的服务与保障。机械结构的应用设计要结合工业的生产方式以及各项性能指数，选择合适的结构分析软件，设计者要熟悉掌握多种计算方式，了解模拟分析的异同点，根据所需的数据灵活的切换分析模式，便于对机械结构、受力承受能力进行数据处理、综合对比，最终设计出综合性能良好、施工便捷的机械结构。
        四、结束语
        综上所述，机械可靠性的重要性不言而喻，对于机械可靠性进行优化顺应时代的发展趋势，符合社会的要求和需求，对于我国机械领域的发展具有正面的意义。机械正常的安全运行离不开机械可靠性的设计，需要我们结合实际情况，对机械可靠性设计进行合理的优化，保证各领域的机械都能够稳定运行，发挥机械原有的功能，促进我国机械生产，加速社会的繁荣与进步。
        参考文献
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