有關(guān)機械設(shè)計的可靠性探究

劉興權(quán)

摘 要：隨著機械化程度的快速提高，機械設(shè)計受到了人們的廣泛關(guān)注。機械設(shè)計的重點在于創(chuàng)新性強，機械設(shè)計是一個十分復(fù)雜的過程。文章主要通過機械設(shè)計的各個階段作出分析，對產(chǎn)品的每個機械設(shè)計階段所包含的可靠性進行了闡述，并提出了機械設(shè)計可靠性的作用。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；可靠性；分析探究

機械設(shè)計的可靠性指的是機械產(chǎn)品在特有的環(huán)境下，完成規(guī)定功能設(shè)置的水平，這是衡量產(chǎn)品質(zhì)量能否達標(biāo)的極重要標(biāo)準(zhǔn)。機械設(shè)計的可靠性工作方法是把失效物理、統(tǒng)計理論、機械加工等進行綜合研究的設(shè)計技術(shù)，在機械設(shè)計各時期都有可靠性工作內(nèi)容。

1 機械設(shè)計計劃期的可靠性展望

在這一時期，設(shè)計工作人員要研究制定相關(guān)的機械設(shè)計工作任務(wù)，此為機械設(shè)計前期準(zhǔn)備工作。計劃期的工作依據(jù)是新型科研成果發(fā)布、市場需要程度與客戶訂貨實際情況。設(shè)計工作人員要利用準(zhǔn)確翔實的市場情報與技術(shù)指標(biāo)，制定出可行性技術(shù)方案，對多種方案進行利弊比較，綜合考慮到可靠性、適用性與經(jīng)濟性指標(biāo)，完成合理的設(shè)計任務(wù)目標(biāo)制定工作。在這一時期，可靠性工作實際上就是產(chǎn)品可靠性展望。此一時期，產(chǎn)品只存在于模糊的概念之中。所以這一階段才要對產(chǎn)品進行可靠性展望。此工作目的有兩個，一是找出產(chǎn)品可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，給接下來的技術(shù)設(shè)計時期提出糾正指導(dǎo)。二是尋找到值得改進的方向，使產(chǎn)品再度開發(fā)成為可能。可靠性展望若想完成指標(biāo)的分配確定，需要根據(jù)產(chǎn)品自身的功能及客戶的實際要求，完成相對應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值建立，比如說壽命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原則，逐步分配可靠指標(biāo)。

2 機械設(shè)計方案期的可靠性研究

在這一時期，需要正確處理創(chuàng)新同借鑒的關(guān)系。主要步驟，第一要分析機械的功能，第二是由設(shè)計人員提出各種可行性方案，第三是把不同的方案進行技術(shù)分解，尋找到最佳的組合形式。在方案設(shè)計期，是對機械整體進行初始設(shè)計，在此階段，機械設(shè)計工作人員一定要對準(zhǔn)備解決的方案進行正確評價。可靠性評價及可靠性設(shè)計指的是同一體系內(nèi)，是根據(jù)工作原理圖、擬定方案，進行抽象簡化而得出來的設(shè)計體系。如果從可靠性指標(biāo)來看，越復(fù)雜的機械系統(tǒng)，其可靠程度就會越低。系統(tǒng)本身復(fù)雜，說明其系統(tǒng)內(nèi)部的原件復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性必然會有所降低。若想保證系統(tǒng)可靠，就一定要增加并聯(lián)系統(tǒng)，而這樣做，當(dāng)然會使產(chǎn)品成本上升。所以在這一階段，可靠性方法的確定需要擬定系統(tǒng)初步的驗算分析，繼而確定系統(tǒng)整體事件，及整體同部分之間的關(guān)聯(lián)。

3 機械設(shè)計技術(shù)期的可靠性設(shè)計

機械設(shè)計的技術(shù)期發(fā)展目標(biāo)是形成總裝配圖以及各個部件的裝配圖，用草圖的設(shè)計來確定各個零件的基本尺寸與外形，還包括每一部件間的相連方式，部件外形與尺寸等等。最后，需要確定零件的總裝配圖、分部件裝配圖、工作流程圖。這一時期首先需要對機械設(shè)備進行動力與運動設(shè)計，在此基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計，并對重點部位及零部件進行工作性能校驗，接下來設(shè)計分部裝配草圖以及總裝配草圖。所有草圖完成之后，需要進行精確性核驗。

正因為技術(shù)期是整個機械設(shè)計中最為重要的時期，所以這個時期的可靠性工作就相對比較多。對于單個零件設(shè)計來說，這個階段已經(jīng)確定了其荷載，同時根據(jù)剛度、強度、穩(wěn)定性的實際情況，來確定出零部件的設(shè)計尺寸范圍，這樣才能夠保證零件的質(zhì)量。我們可以根據(jù)需要建造不同的可靠性指標(biāo)模型，把理論和實踐相結(jié)合進行設(shè)計，這樣才能使零部件的安全性能達到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，同時還能夠滿足企業(yè)的成本要求。通過使用強度和應(yīng)力干涉控制模型能夠保證設(shè)計的準(zhǔn)確率，進而使設(shè)計出來的產(chǎn)品能夠滿足企業(yè)需要。在對產(chǎn)品進行可靠性設(shè)計的時候，必須對不同的元件進行可靠性標(biāo)準(zhǔn)測試，達到標(biāo)準(zhǔn)了才能夠進行下一步，這樣才能保證系統(tǒng)的可靠性。

在得到零部件總裝配方案之后再進行設(shè)計裝備總圖的設(shè)計，同時各個機器部件的組成部分都已經(jīng)明確了，這樣就需要看總體機械系統(tǒng)是否可靠。這不僅和零部件的可靠性有直接關(guān)系，還受這些零部件之間的連接和組合有影響。在設(shè)計的時候，應(yīng)該做好總體規(guī)劃的模擬，然后把各個零件按照規(guī)劃來準(zhǔn)確的組合起來，最后再求得組合之后總體系統(tǒng)的可靠性，這樣就可能產(chǎn)生兩種不同的結(jié)果，一種是滿足最初設(shè)計的要求，也就是滿足可靠性設(shè)計的規(guī)定。另一種就是不能夠滿足設(shè)計的要求，也就是不能夠滿足這一時期可靠性的規(guī)定。針對于滿足要求的情況，就可以直接進行下一步驟的工作了，我們必須重新進行調(diào)整，查看問題出現(xiàn)在哪個地方，及時地解決。當(dāng)前的解決辦法一個是在這個時期先設(shè)定好冗余的設(shè)計，這樣一旦出現(xiàn)故障也能夠快速的做出反應(yīng)，就不能影響各個系統(tǒng)的正常運行。另一種辦法就是重新回到上一步操作，對零部件重新進行實驗研究，直到滿足整體可靠性的要求，提高系統(tǒng)的可靠性。

4 機械設(shè)計編制期的可靠性實驗

通過上面的幾個過程，機械設(shè)計已經(jīng)進入到了最后階段，也就是機械設(shè)計編制期。上面的工作基本就是通過相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來進行機械設(shè)計，而這個階段則主要任務(wù)就是對機械產(chǎn)品采取一些方法進行實驗，通過對實驗結(jié)果的仔細分析，得出產(chǎn)品的性能。理論對實踐具有指導(dǎo)作用，把機械設(shè)計的可靠性理論研究運用到實際的可靠性實踐當(dāng)中，能夠更好地提高機械設(shè)計的可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是在實際工作的過程中，我們需要對具體的實踐操作進行指標(biāo)確認，并把得出的數(shù)據(jù)編制到生產(chǎn)的技術(shù)文件當(dāng)中，進而給可靠性生產(chǎn)提供支持。

5 機械設(shè)計保養(yǎng)期的可靠性管理

保養(yǎng)期是機械設(shè)計的最后一個階段，做好機械的維護和保養(yǎng)能夠延長機械的使用壽命。但是當(dāng)前這一階段總是被人們所忽略，在實際的生產(chǎn)過程中，特別是一些大型的制造企業(yè)，這個階段的費用往往會很高而且十分的復(fù)雜，這就需要我們了解機械設(shè)計可靠性在這個階段的重點內(nèi)容，例如，制定機械設(shè)計保養(yǎng)計劃、維修計劃以及確定機械產(chǎn)品的實際適應(yīng)情況。機械設(shè)備在使用的過程中隨著年限的增長會導(dǎo)致使用性逐漸下降，甚至?xí)绊懙秸９ぷ鳌榱搜娱L機械設(shè)備使用的年限，我們必須重視機械設(shè)計的保養(yǎng)期工作，為產(chǎn)品生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持，進而提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，為企業(yè)贏得更多的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)束語

綜上所述，文章主要對機械設(shè)計中不同階段的可靠性進行了分析和研究，不同階段的側(cè)重點是不同的，我們必須把握住每個側(cè)重點，這樣才能夠保證機械設(shè)計的高質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的最優(yōu)化。而且對于每個側(cè)重點來說，都應(yīng)該從各個方面綜合考慮。只有保證機械設(shè)計的可靠性才能夠提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量。

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