機械零部件的可靠性設計分析

席彥琴

摘 要：隨著經濟的發展以及生產生活的不斷進步，核電能源在各方面都發揮了重要作用。當前，核電儀控制的自動化水平越來越高，對機械零部件的可靠性要求也越來越嚴格，只有做好零部件的結構設計，才能保證核電儀控系統的穩定運行。本文主要對機械可靠性及其工作的特點進行分析，并對其可靠性設計展開探討。

關鍵詞：機械零部件；可靠性；結構設計；核電儀控自動化

1 緒論

近年來，我國的核電儀控自動化系統發展十分迅速，而核電儀控自動化系統的迅速發展是離不開我國零部件的結構設計的，我國零部件結構設計的方法以及生產制造在很大程度上影響著我國核電儀控自動化系統的發展，并且為其發展提供保障。隨著科技的不斷進步，我國的相關部門也對機械零部件的可靠性設計有著很高的重視，本文將通過機械零部件的可靠性設計進行相關的分析，希望能夠對我國核電儀控自動化系統做出一份力所能及的貢獻。

2 機械可靠性及其工作的特點

2.1 機械可靠性的特點

對于機械的發展來說，它的可靠性是尤為重要的，而機械產品可靠性不強，那么它的機械產品將會有著很大的質量問題。我們平時所說的機械產品的失效，主要的原因是因為耗損型失效，例如疲勞、設備出現老化或者是磨損的現象，以及強度的退化現象等等，這些都是屬于損耗形型失效。機械的產品效率也較隨著時間的變化而不斷的變化，但是這種變化并不是恒定的數值，因為符合這一特征分布形態的有很多種，例如正態分布、或者是對數正態分布，以及極致分布等等。對于機械產品的攝像模式來說是有很多的，每一個零部件都有很多種重要的攝像模式，但是現如今的機械產品都是依靠零部件所組成的，而這些零部件大多都是非標準的零部件，這樣一來，就導致了他的失效統計值是十分分散的，不容易統計，也會造成人工的失效數據統計困難，例如電子產品，就很難進行失效率的統計。對于這些產品來說，不同的視角模式都是息息相關的，進行可靠性的分析時就需要對失效模式的相關性進行一定的考慮工作。

2.2 機械可靠性工作的特點

對于機械產品可靠性工作的特點進行統計，大多都是根據以往的工程經驗來作為基礎制定可靠性的準則，并且結合一系列的失效模式分析來對一項產品的可靠性設計準則進行分析，得出了分析結果來為相關部門進行產品研發設計時使用。我們在進行保險工作時，首先要注意事項模式的分析，這樣就可以有效的防止出現失效的可能性，這也是一項機械的設計宗旨，與此同時，我們還需要根據較為可靠的關鍵件和重要的件來進行概率的設計工作，在此基礎上，我們還需要對產品的維修性和使用操作問題進行注意。在進行產品研發的過程中，特別是對于機械產品來說，必須要重視它的可靠性實驗，才能保證這項機械產品是可靠的。在必要的情況下，我們可以在現場進行可靠性試驗，也可以在現場收集一些失效的信息來作為輔助。機械產品的可靠性分析包括兩部分：一是失效模式的確定；二是計算失效模式發生的概率，即失效概率或可靠度。可靠度計算是可靠性設計分析的目的之一，而失效模式的確定以及每個失效模式的功能函數的建立則是可靠度計算的基礎。

3 機械可靠性的設計分析

3.1 優化設計分析

我們平時所進行的機械優化設計分析，主要是以機械的零部件它的原有可靠性作為優化的首要條件，并且根據他所需要的工作方式，以及現場的工作環境等等多方面的工作情況來對機械的零部件結構進行調整和優化，而使它的使用性能能夠滿足當時的使用，使其能夠達到更加理想的使用效果，這樣一來，也能夠使該機械在規定的環境中發揮出更加強大的作用。當我們在對機械可靠性進行優化的過程中，我們首先要利用一部分的數學知識來對其進行數學模型的構建工作，并且對零部件的強度、剛度等性能也需要進行了解，并且使它們成為一個約束的條件，在計算的過程中，我們主要會利用函數的知識來對模型進行一系列的計算工作，通過計算和分析得出的結果作為設計的依據，來使機械的可靠性得到優化。

3.2 靈敏度的設計分析

對于機械可靠性來說，靈敏度的設計是十分重要的，它也是可靠性中一個非常重要的組成部分，因為我們在進行可靠性的靈敏度設定時，首先要做到的就是根據它的機械零部件來找出反應最為劇烈的影響因素，并且根據這些影響因素所造成的工作效果進行一系列的評估工作，以此來對靈敏度的參數進行調整，這樣一來可以對零部件的靈敏參數的響應進行降低或者是消除，在對可靠性的靈敏度進行設計的過程中，也需要利用相關的數據，依據公式來計算出敏感參數的具體的數值，這樣才能為靈敏度提供一個較為準確和可靠的參考條件，使其靈敏度對可靠性的影響也會降到最低，保證機械零件的可靠性。

3.3 穩健的設計分析

對于機械可靠性的文件設計來說，它能夠最大限度的減小外界的變化而對機械零部件可靠性的影響，如果機械的文件已經得到了很好的優化，那么就算是機械的零部件發生了一些細小的變化，機械仍然能夠繼續進行工作，這樣一來也可以保障機械在工作時不會由于一些較小的原因而延誤工期，或者是導致一些工作問題。對于機械的工作來說，他在進行投入和使用后一定會由于各種各樣的原因和環境的因素對機械造成很多不利的影響，我們通過穩健性的設計，也可以對這些不利的影響進行忽視，降低零部件對這些不利影響的敏感程度，使其能夠保證一個較為相對穩定的工作狀態，不會受到外界的影響而延誤工作，使機械仍然能夠發揮它本身的作用。

3.4 實驗分析

對于實驗分析來說，它是機械零件可靠性的最后一步工作，也是尤為重要的一步工作，當我們在進行可靠性的設計之后，我們需要對其可靠性進行一系列的實驗工作，才能夠保證他不會在以后的工作中出現各種各樣的問題，也可以通過這項試驗來得出各項機械零部件在各種工作狀態下的運行數據，來根據這些數據反映出一些不足，并且加以改正，與此同時，我還我們還能夠檢驗出這項機械是否合格，是否可以達到使用要求。實驗分析中所得出的數據可以對機械零部件的生產質量進行提高，并且能夠在很大程度上對機械的壽命進行延長，也可以減少機械的維修，在進行實驗的過程中，如果遇到一些故障，我們需要對其進行較為仔細的分析和研究工作，并且根據分析和研究的工作的結果，來制定出較為有針對性的解決措施，進行該問題的解決，杜絕在實際工作中出現類似的現象，當機械的零部件設計方案出現了一些變更時，我們也需要對其進行重新的試驗工作，但是為了降低實驗的成本，并且提高實驗的效率，我們可以利用計算機軟件進行一系列的模擬實驗，這樣也能夠測試出機械零部件的使用效果。

4 機械零部件可靠性設計方法

對機械零件的可靠性設計方法來說，應用概率的方法是一種較為傳統并且精確的設計方法，其中利用概率進行檢驗的方法中也有很多種較為詳細的方法，例如響應面法，這種方法主要是利用函數來進行運算的，它是利用近似函數與對數函數進行替換的方法，并且將一個未知的零部件狀態通過曲面的方式來進行表達，在進行結算的過程中，如果結算點附近能夠對功能函數進行較好的計算，那么我們就可以保證他的分析結果是準確的，與此同時，也可以使得函數計算更為簡單和便捷。我們經常利用響應面法進行函數計算的表達方式，有一次函數和二次函數以及兩者混合的函數，這就是新應用的過程中，我們不僅僅要對計算結果的準確性進行保證，也需要對函數的待定系數進行減少，這樣一來也可以使計算難度得到降低，使人們更加方便計算，并且可以選擇出一個較為合適的函數形式進行計算。第二種概率的方法是蒙卡洛法，再利用這種方法進行機械零件可靠性的計算過程中，需要進行一系列的抽樣統計工作，并且通過成計算機技術進行相關的實驗，通過計算機進行一系列的模擬工作而得出相似的可靠度，這種方法不需要對概率進行假設就可以進行計算，算出的精確度也可以隨著次數的增加而不斷的升高，但是工作人員的計算任務量不會發生任何的變化，這種計算方法相對來說更加精確和簡潔，并且計算精度也將會有所提高。第三種概率的計算方法是一次二階矩法，這種方法在這些方法來說是最為簡單和使用的方法，主要是利用一節的變量距以及二結局作為概率的主要特征來構建出較為簡單的一次函數進行計算，這種計算得出的零部件可靠性也是較為準確的，在對這種方法進行計算時，也需要結合中心點法以及驗算減法，等多種計算方法來找出較為正確的正態分布形式，根據函數的類型或者是線性函數進行相關的計算工作。

5 結語

對于機械零部件的質量來說，它的可靠性是十分重要的，它可以保證機械的使用壽命以及質量，是我國機械加工時應該注意的一項。特別是在核電儀控自動化系統中，機械零部件的設計對整個產品的可靠性影響起著比較關鍵的作用，這在機柜盤臺類，機箱類，各種小型功能模塊類產品中都有所體現。

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