有關機械設計的可靠性探究

劉興權

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

關鍵詞：機械設計；可靠性；分析探究

機械設計的可靠性指的是機械產品在特有的環境下，完成規定功能設置的水平，這是衡量產品質量能否達標的極重要標準。機械設計的可靠性工作方法是把失效物理、統計理論、機械加工等進行綜合研究的設計技術，在機械設計各時期都有可靠性工作內容。

1 機械設計計劃期的可靠性展望

在這一時期，設計工作人員要研究制定相關的機械設計工作任務，此為機械設計前期準備工作。計劃期的工作依據是新型科研成果發布、市場需要程度與客戶訂貨實際情況。設計工作人員要利用準確翔實的市場情報與技術指標，制定出可行性技術方案，對多種方案進行利弊比較，綜合考慮到可靠性、適用性與經濟性指標，完成合理的設計任務目標制定工作。在這一時期，可靠性工作實際上就是產品可靠性展望。此一時期，產品只存在于模糊的概念之中。所以這一階段才要對產品進行可靠性展望。此工作目的有兩個，一是找出產品可能存在的薄弱環節，給接下來的技術設計時期提出糾正指導。二是尋找到值得改進的方向，使產品再度開發成為可能。可靠性展望若想完成指標的分配確定，需要根據產品自身的功能及客戶的實際要求，完成相對應的指標數據值建立，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。

2 機械設計方案期的可靠性研究

在這一時期，需要正確處理創新同借鑒的關系。主要步驟，第一要分析機械的功能，第二是由設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分解，尋找到最佳的組合形式。在方案設計期，是對機械整體進行初始設計，在此階段，機械設計工作人員一定要對準備解決的方案進行正確評價。可靠性評價及可靠性設計指的是同一體系內，是根據工作原理圖、擬定方案，進行抽象簡化而得出來的設計體系。如果從可靠性指標來看，越復雜的機械系統，其可靠程度就會越低。系統本身復雜，說明其系統內部的原件復雜，系統可靠性必然會有所降低。若想保證系統可靠，就一定要增加并聯系統，而這樣做，當然會使產品成本上升。所以在這一階段，可靠性方法的確定需要擬定系統初步的驗算分析，繼而確定系統整體事件，及整體同部分之間的關聯。

3 機械設計技術期的可靠性設計

機械設計的技術期發展目標是形成總裝配圖以及各個部件的裝配圖，用草圖的設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備進行動力與運動設計，在此基礎上完成零部件的設計，并對重點部位及零部件進行工作性能校驗，接下來設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。

正因為技術期是整個機械設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。對于單個零件設計來說，這個階段已經確定了其荷載，同時根據剛度、強度、穩定性的實際情況，來確定出零部件的設計尺寸范圍，這樣才能夠保證零件的質量。我們可以根據需要建造不同的可靠性指標模型，把理論和實踐相結合進行設計，這樣才能使零部件的安全性能達到相關的標準，同時還能夠滿足企業的成本要求。通過使用強度和應力干涉控制模型能夠保證設計的準確率，進而使設計出來的產品能夠滿足企業需要。在對產品進行可靠性設計的時候，必須對不同的元件進行可靠性標準測試，達到標準了才能夠進行下一步，這樣才能保證系統的可靠性。

在得到零部件總裝配方案之后再進行設計裝備總圖的設計，同時各個機器部件的組成部分都已經明確了，這樣就需要看總體機械系統是否可靠。這不僅和零部件的可靠性有直接關系，還受這些零部件之間的連接和組合有影響。在設計的時候，應該做好總體規劃的模擬，然后把各個零件按照規劃來準確的組合起來，最后再求得組合之后總體系統的可靠性，這樣就可能產生兩種不同的結果，一種是滿足最初設計的要求，也就是滿足可靠性設計的規定。另一種就是不能夠滿足設計的要求，也就是不能夠滿足這一時期可靠性的規定。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整，查看問題出現在哪個地方，及時地解決。當前的解決辦法一個是在這個時期先設定好冗余的設計，這樣一旦出現故障也能夠快速的做出反應，就不能影響各個系統的正常運行。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，提高系統的可靠性。

4 機械設計編制期的可靠性實驗

通過上面的幾個過程，機械設計已經進入到了最后階段，也就是機械設計編制期。上面的工作基本就是通過相關的數據和經驗來進行機械設計，而這個階段則主要任務就是對機械產品采取一些方法進行實驗，通過對實驗結果的仔細分析，得出產品的性能。理論對實踐具有指導作用，把機械設計的可靠性理論研究運用到實際的可靠性實踐當中，能夠更好地提高機械設計的可靠性，提高產品質量。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確認，并把得出的數據編制到生產的技術文件當中，進而給可靠性生產提供支持。

5 機械設計保養期的可靠性管理

保養期是機械設計的最后一個階段，做好機械的維護和保養能夠延長機械的使用壽命。但是當前這一階段總是被人們所忽略，在實際的生產過程中，特別是一些大型的制造企業，這個階段的費用往往會很高而且十分的復雜，這就需要我們了解機械設計可靠性在這個階段的重點內容，例如，制定機械設計保養計劃、維修計劃以及確定機械產品的實際適應情況。機械設備在使用的過程中隨著年限的增長會導致使用性逐漸下降，甚至會影響到正常工作。為了延長機械設備使用的年限，我們必須重視機械設計的保養期工作，為產品生產提供可靠的技術支持，進而提升產品的生產效率，為企業贏得更多的經濟效益。

6 結束語

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

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