淺談機械產品可靠性設計的方法

廉慶佳 吳超

摘要：設計產品可靠性是設計者在進行機械產品設計的主要工作。為了能夠使機械產品設計的可靠性得以顯著的提高，設計人員應根據機械產品的特性，按照相應的原則，選擇最佳的可靠性設計方法，有效保證機械產品的可靠性。本文分析了機械產品可靠性設計的原則，并進一步探討了機械產品可靠性設計的方法。

關鍵詞：：機械產品;可靠性設計;方法

引言

機械產品可靠性指的是在特定的條件和時間下，機械產品具有規定的功能。而機械產品可靠性設計指的是在滿足規定的情況下，保證設計的機械產品符合相關的可靠性要求。機械產品可靠性設計不但要應用傳統的機械設計技術，還需要和一些新興的工程技術有機的融合在一起應用。

一、機械產品可靠性設計的原則

（一）傳統設計結合現代設計

傳統設計存在一定的缺陷，但是具有直觀和簡單等優勢，能夠使機械產品可靠性設計要求得到基本的滿足，在一些特定情況下傳統設計方法具有較高的價值。而現代的設計方法能夠很好的滿足一些對精度要求很高的零部件可靠性設計。因此，機械產品可靠性設計應充分的結合傳統設計和現代設計方法。

（二）定量設計結合定性設計

定量設計指的是根據強度和應力的分布情況定量計算和分析可靠性，而定向設計指的是充分利用成功的設計經驗，有針對性的設計出符合規定可靠性的機械產品。但是定量計算方法不適合所有的性能指標，所以，單一的使用定量設計無法實現機械產品可靠性設計要求，這就需要采用定性設計方法，定性設計能夠對設計人員設計中潛在的故障是否考慮進行檢查，防止再次出現類似故障，從而使機械產品設計的可靠性得以有效的保障。因此，機械產品可靠性設計時應將定量設計和定性設計有機的結合起來應用[1]。

（三）可靠性設計結合耐久性設計

機械產品失效分為損耗性和偶發性兩種類型，因此，在機械產品設計時應充分考慮不同的失效機理。可靠性設計一般是為了解決偶發性失效問題，即機械產品的使用時間，而耐久性設計主要是解決損耗性失效問題，即機械產品的使用壽命。因此，機械產品可靠性設計時應將可靠性和耐久性設計結合在一起。

二、機械產品可靠性設計的方法

（一）預防系統故障的設計

大部分的機械產品都是串聯系統，如果其中一部分出現故障就會使整個系統的功能喪失。為了有效保障機械產品的可靠性，設計人員應充分重視產品設計的各個環節，嚴格控制各個零部件的設計質量，要確保所選用的零部件符合相關的要求，并根據設計標準開展設計選型工作。同時，充分利用現有的故障分析成果不斷優化設計驗證后的設計方案[2]。

（二）功能結構簡化的設計

設計機械產品的基本原則就是簡單可靠，機械產品功能結構越簡化越能夠提高機械產品的可靠性。基于此，在滿足所規定功能的基礎上機械結構設計應越簡單。設計人員如果對結構設計進行簡化，最大程度的減少零部件的使用數量，機械產品的可靠性就會得以提高。需要注意的是，簡化設計不能由于減少零部件的使用數量而使其他零部件超出承受能力，這樣也就無法實現提高機械產品可靠性的目標。

（三）零部件降額的設計

零部件降額的設計就是設計零部件的實際承受能力不超過定額承受能力，通常采用降低零部件承受力或者提升零部件結構強度等方法來實現零部件降額。只有保證零部件的實際承受能力不超過定額承受力，才能夠提高機械產品的可靠性。如果機械零部件的結構強度呈現不確定分布狀態情況下，為了提高平均強度，可以采用加大安全系數的方法，這樣也能夠使平均承受力得以減少。為了減少應力變化，可以采用限制使用條件的方法，從而結構強度的變化也得以減少。另外，可以采用極限狀態設計法設計關鍵零部件，這樣在惡劣的環境下也能夠保證零部件的可靠性[3]。

（四）零部件余度的設計

零部件余度設計指的是設置已完成規定功能零部件的重復功能機構，目的是為了一旦局部零部件出現故障能夠保證整個系統設備的功能，從而保證機械產品運行的穩定性。如果對機械產品局部零部件可靠性提出了很高的要求，傳統的設計方法無法滿足這一要求，或費用較高時應采用余度設計方法。需要注意的是，雖然余度設計能夠使機械整體系統的可靠性得以顯著的提升，但是會降低機械的基本可靠性，進而增加了制造成本，所以，應慎重選擇零部件的余度設計[4]。

結束語

綜上所述，機械可靠性設計是多種設計方法的結合，近年來，隨著我國科學技術的不斷發展和進步，在機械產品可靠性設計方面已經廣泛應用多種新技術。為了提高機械產品設計的可靠性，應將多種設計方法有機的結合在一起開展設計工作。

【參考文獻】：

[1] 涂曉琴. 機械產品可靠性設計方法的研究[J]. 中國設備工程， 2020， No.457（21）：112-114.

[2] 劉峰， 王慶鑫， 趙秉祝. 機械工程的可靠性優化設計分析[J]. 中國室內裝飾裝修天地， 2020， 000（001）：179.

[3] 張馳， 鐘碩， 劉策. 機械工程的可靠性優化設計探討[J]. 數字通信世界， 2020（5）：279-279.

[4] 岳立歡. 機械零件可靠性的優化探究[J]. 產城（上半月）， 2019（6）：0071-0071.

作者簡介：廉慶佳（1993—），男，遼寧沈陽人，本科學歷，機械設計制造及其自動化專業。

吳超（1993—），男，內蒙古赤峰人，本科學歷，機械設計制造與自動化專業。