有关机械设计的可靠性探究

刘兴权

摘 要：随着机械化程度的快速提高，机械设计受到了人们的广泛关注。机械设计的重点在于创新性强，机械设计是一个十分复杂的过程。文章主要通过机械设计的各个阶段作出分析，对产品的每个机械设计阶段所包含的可靠性进行了阐述，并提出了机械设计可靠性的作用。

关键词：机械设计；可靠性；分析探究

机械设计的可靠性指的是机械产品在特有的环境下，完成规定功能设置的水平，这是衡量产品质量能否达标的极重要标准。机械设计的可靠性工作方法是把失效物理、统计理论、机械加工等进行综合研究的设计技术，在机械设计各时期都有可靠性工作内容。

1 机械设计计划期的可靠性展望

在这一时期，设计工作人员要研究制定相关的机械设计工作任务，此为机械设计前期准备工作。计划期的工作依据是新型科研成果发布、市场需要程度与客户订货实际情况。设计工作人员要利用准确翔实的市场情报与技术指标，制定出可行性技术方案，对多种方案进行利弊比较，综合考虑到可靠性、适用性与经济性指标，完成合理的设计任务目标制定工作。在这一时期，可靠性工作实际上就是产品可靠性展望。此一时期，产品只存在于模糊的概念之中。所以这一阶段才要对产品进行可靠性展望。此工作目的有两个，一是找出产品可能存在的薄弱环节，给接下来的技术设计时期提出纠正指导。二是寻找到值得改进的方向，使产品再度开发成为可能。可靠性展望若想完成指标的分配确定，需要根据产品自身的功能及客户的实际要求，完成相对应的指标数据值建立，比如说寿命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原则，逐步分配可靠指标。

2 机械设计方案期的可靠性研究

在这一时期，需要正确处理创新同借鉴的关系。主要步骤，第一要分析机械的功能，第二是由设计人员提出各种可行性方案，第三是把不同的方案进行技术分解，寻找到最佳的组合形式。在方案设计期，是对机械整体进行初始设计，在此阶段，机械设计工作人员一定要对准备解决的方案进行正确评价。可靠性评价及可靠性设计指的是同一体系内，是根据工作原理图、拟定方案，进行抽象简化而得出来的设计体系。如果从可靠性指标来看，越复杂的机械系统，其可靠程度就会越低。系统本身复杂，说明其系统内部的原件复杂，系统可靠性必然会有所降低。若想保证系统可靠，就一定要增加并联系统，而这样做，当然会使产品成本上升。所以在这一阶段，可靠性方法的确定需要拟定系统初步的验算分析，继而确定系统整体事件，及整体同部分之间的关联。

3 机械设计技术期的可靠性设计

机械设计的技术期发展目标是形成总装配图以及各个部件的装配图，用草图的设计来确定各个零件的基本尺寸与外形，还包括每一部件间的相连方式，部件外形与尺寸等等。最后，需要确定零件的总装配图、分部件装配图、工作流程图。这一时期首先需要对机械设备进行动力与运动设计，在此基础上完成零部件的设计，并对重点部位及零部件进行工作性能校验，接下来设计分部装配草图以及总装配草图。所有草图完成之后，需要进行精确性核验。

正因为技术期是整个机械设计中最为重要的时期，所以这个时期的可靠性工作就相对比较多。对于单个零件设计来说，这个阶段已经确定了其荷载，同时根据刚度、强度、稳定性的实际情况，来确定出零部件的设计尺寸范围，这样才能够保证零件的质量。我们可以根据需要建造不同的可靠性指标模型，把理论和实践相结合进行设计，这样才能使零部件的安全性能达到相关的标准，同时还能够满足企业的成本要求。通过使用强度和应力干涉控制模型能够保证设计的准确率，进而使设计出来的产品能够满足企业需要。在对产品进行可靠性设计的时候，必须对不同的元件进行可靠性标准测试，达到标准了才能够进行下一步，这样才能保证系统的可靠性。

在得到零部件总装配方案之后再进行设计装备总图的设计，同时各个机器部件的组成部分都已经明确了，这样就需要看总体机械系统是否可靠。这不仅和零部件的可靠性有直接关系，还受这些零部件之间的连接和组合有影响。在设计的时候，应该做好总体规划的模拟，然后把各个零件按照规划来准确的组合起来，最后再求得组合之后总体系统的可靠性，这样就可能产生两种不同的结果，一种是满足最初设计的要求，也就是满足可靠性设计的规定。另一种就是不能够满足设计的要求，也就是不能够满足这一时期可靠性的规定。针对于满足要求的情况，就可以直接进行下一步骤的工作了，我们必须重新进行调整，查看问题出现在哪个地方，及时地解决。当前的解决办法一个是在这个时期先设定好冗余的设计，这样一旦出现故障也能够快速的做出反应，就不能影响各个系统的正常运行。另一种办法就是重新回到上一步操作，对零部件重新进行实验研究，直到满足整体可靠性的要求，提高系统的可靠性。

4 机械设计编制期的可靠性实验

通过上面的几个过程，机械设计已经进入到了最后阶段，也就是机械设计编制期。上面的工作基本就是通过相关的数据和经验来进行机械设计，而这个阶段则主要任务就是对机械产品采取一些方法进行实验，通过对实验结果的仔细分析，得出产品的性能。理论对实践具有指导作用，把机械设计的可靠性理论研究运用到实际的可靠性实践当中，能够更好地提高机械设计的可靠性，提高产品质量。但是在实际工作的过程中，我们需要对具体的实践操作进行指标确认，并把得出的数据编制到生产的技术文件当中，进而给可靠性生产提供支持。

5 机械设计保养期的可靠性管理

保养期是机械设计的最后一个阶段，做好机械的维护和保养能够延长机械的使用寿命。但是当前这一阶段总是被人们所忽略，在实际的生产过程中，特别是一些大型的制造企业，这个阶段的费用往往会很高而且十分的复杂，这就需要我们了解机械设计可靠性在这个阶段的重点内容，例如，制定机械设计保养计划、维修计划以及确定机械产品的实际适应情况。机械设备在使用的过程中随着年限的增长会导致使用性逐渐下降，甚至会影响到正常工作。为了延长机械设备使用的年限，我们必须重视机械设计的保养期工作，为产品生产提供可靠的技术支持，进而提升产品的生产效率，为企业赢得更多的经济效益。

6 结束语

综上所述，文章主要对机械设计中不同阶段的可靠性进行了分析和研究，不同阶段的侧重点是不同的，我们必须把握住每个侧重点，这样才能够保证机械设计的高质量，实现产品生产的最优化。而且对于每个侧重点来说，都应该从各个方面综合考虑。只有保证机械设计的可靠性才能够提高机械产品的质量。

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