機械可靠性設計的內涵與遞進

殷春雷

（久益環球（佳木斯）采礦設備有限公司，黑龍江佳木斯154003）

機械可靠性設計的內涵與遞進

殷春雷

（久益環球（佳木斯）采礦設備有限公司，黑龍江佳木斯154003）

機械在設計的過程中相對存在著一定的復雜性以及在某些方面上存在著一定的難度。這不單單是因為它是一個系統性的領域，更因為在市場化的今天，眾多機械產品的使用都對可靠性提出了更高的要求。結合機械可靠性的發展現狀，講述常用的可靠性的設計方法，闡明了機械可靠性設計的內涵。

機械可靠性；機械設計；概率設計法；穩健性設計法

近些年，隨著我國技術手段的不斷提高，人們對產品質量以及要求也有了很大的提高。而確保機械可靠性也成為科學研究人員的一項重要課題。其實機械結構的可靠性主要還是由最初的設計決定的，因此我們的機械設計人員在對機械進行設計的時候一定要考慮到結構的可靠性。相對于機械的可靠性來說，我們的機械結構設計水平與西方的結構設計之間還是存在很大差異的。從整體來看，我國的設計還處于較低的水平，而要在短時間能迎頭趕上，使我國的機械行業快速、健康的發展，就必須提高機械的可靠性能，提升設計者的設計水平。較高的可靠性不僅可以增強企業的市場競爭力，還可以促進機械產品質量的提高。為此，深入研究機械可靠性技術是勢在必行的。

1 機械可靠性概述及發展現狀

我們在加強可靠性研究之前，首先要了解什么是機械的可靠性。可靠性主要是指某一產品在特定的工作條件下，能夠在規定的任務范圍內完成規定功能的能力。西方國家最早在20世紀20年代的時候就對機械的可靠性技術進行了研究，而到了20世紀40年代的時候，西方的很多國家都已經將可靠性技術運用在了結構工程的設計當中，并且使用的最終效果是非常明顯的。可靠性這一技術主要依賴的是概率統計理論和隨機過程理論，通過對不同機械結構的分析，來達到結構系數可靠評估的目的。隨著研究人員對可靠性技術的深入研究以及可靠性技術在產品中的實踐研究，所有的研究人員都認為，機械結構的設計是保證機械可靠性的決定性因素，而機械的制造和安裝管理才是機械設計的關鍵支撐。所以，我們的研究人員為了進一步提高機械的可靠性，促進機械制造業的不斷發展，可靠性的應用就顯得非常的重要。正是在這樣的大背景下，機械可靠性的研究才得到飛速的發展。

近些年，隨著我國經濟技術的發展，對可靠性技術研究的不斷深入，在這個領域已經取得了較好的成績，積累了較為豐富的實踐經驗，而且出版了具有較高價值的專業著作、學術論文以及教學教材。但是和西方發達國家相比，我國可靠性技術的研究還處于初步探索階段，管理體系上還沒有完整完善的管理體制，設計技術也還沒完全推廣到實際應用中。可以說，我國可靠性技術的整體水平還處于初級階段。造成這些問題的原因有很多的方面，比如我國對于可靠性的研究起步較晚，設計人員對于設計方法的理解水平較低，企業缺乏自主創新能力，等等。就是如此多的原因，最終導致我國雖然是機械制造大國，但不是機械制造強國。

2 機械可靠性設計的常用方法

2.1 概率設計法

機械可靠性的概率設計方式是設計機械零部件的方法之一。我們的研究人員首先是對機械原材料的性能和強度進行科學合理的概率分布，然后再對其進行必要的模型化計算，最后根據模型計算出的數據，得出所要設計的零部件的相應尺寸、使用壽命以及可靠度等。將設計變量作為隨機變量，在相應模型的幫助下，設計出可以達到預期可靠性要求的零部件，這是概率設計法的核心。概率設計法改變了傳統設計方法中以安全系數為基礎的局面，它有自身獨到的優越性：第一，概率設計法是通過概率統計分布的方法對機械產品應力和強度進行的描述，這樣就能夠更好的保障產品的可靠性。第二，該法可以實現定量化可靠度的要求，這是因為該方法在一定程度上已經承認了設計的零部件因為外在的原因會產生或大或小的故障，并且還可以對產生故障的故障率和可靠程度進行定量化的回答。

2.2 穩健性設計法

日本著名的機械設計師田口玄一先生是穩健性設計法的提出者。該方法是以統計分析為基礎，目的是為了進一步的實現產品性能的穩定性，這樣也就能夠最大程度上延長產品的使用壽命，因此也就要求我們的設計人員要考慮到產品在實際的制造中因各項外部環境變異或者產品本身的參數、結構等因素的變化導致的各種各樣問題，并對提前預見的問題進行提前解決。該方法主要是通過機械產品對用戶所造成的損失的大小來衡量機械產品可靠性的。這里的損失是指產品實際完成的目標與預期需要完成的目標的偏差。為了有效的減少偏差，提高機械產品的質量，保證產品的穩健性和抗干擾性，可以對生產過程中所選的生產材料和所要完成的生產工藝進行嚴格的控制把關。

該方法雖然有它的可取之處，但是存在有明顯的缺陷，就是該方法理論上可以達到，但是實際操作中卻很難實施，從而導致產品的經濟適用性較差。

3 可靠性優化設計

在科學技術不斷發展的今天，各種新型的機械產品不斷問世，新的生產工藝以及生產材料如同雨后春筍般，蓬勃發展，這使得市場對機械產品提出的要求越來越高。用戶對機械產品的期待也越來越高，人們越來越看重產品的質量、性價比等一系列綜合性性能。反之，對機械產品的設計和生產而言，只有不斷的提升設計產品的質量，減低成本，在保證設計產品的性能的同時，最大化的縮短設計時間和生產時間，這樣才能滿足市場的需求。因此，在當今社會，要想讓企業擁有更高的市場競爭力，讓機械制造業更快、更健康的發展，就必須重視對機械可靠性技術的研究，不斷的完善設計理念，最終達到提高設計效率和提升設計效果的目的。而數學規劃和計算機技術的結合，為優化機械可靠性設計提供了有力的支撐，有效地解決了許多復雜的問題，極大的促進了機械可靠性設計的發展。

4 結語

機械制造業的發展不僅直接關系到國民經濟各部門的發展，也影響到國計民生和國防力量的加強，而機械可靠性是機械制造業內部的必要素質支撐基礎，因此政府和企業必須加大對機械可靠性設計研究的重視力度。我國的機械設計水平還處于較低水平，與西方發達國家還有很大的差距，只有加強對產品可靠性的研究，才能增強企業在國際市場的競爭力，才能使我國的機械行業快速、健康的發展。

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Connotation and progressiveness of mechanical reliability design

YINChun-lei
（Jiuyi Global Jiamusi MiningEquipment Co.，Ltd.，Jiamusi 154003，China）

There are some relative complexity and a certain degree of difficulty in mechanical design process.It not only because it is a systemic field，but also because mechanical products have higher requirements on reliability.Combined with the development status of mechanical reliability，this paper introduced some common design methods of reliability，and expounded the connotation of mechanical reliability design.

Mechanical reliability；Machine design；Probabilistic design method；Robust design method

TH 122

B

1674-8646（2016）13-0013-02

2016-05-05