机械设计的可靠性分析

戴静　刘迎娟　邢薇　李丽丽

(河北联合大学迁安学院,河北迁安　064400)

机械设计的可靠性分析

戴静刘迎娟邢薇李丽丽

(河北联合大学迁安学院,河北迁安064400)

随着整个社会机械化程度的大幅度提高,机械设计成为了一个研究热点。可靠性是确保机械设计产品按照规定的标准进行设计,将不安全因素及时去除。本文主要对机械设计不同阶段的可靠性问题进行分析,并提出一系列加强机械设计可靠性的具体措施,从而达到实现产品最优化的目的。

机械设计可靠性优化

机械设计的可靠性用来衡量产品的质量是否符合标准，产品的性能是否满足要求。机械设计分为计划期、方案期、技术期、编制期和保养期。为了提高机械设计产品的质量，应在机械设计的各个时期分析其可靠性，且每个时期都要从各个方面综合进行考虑。

1　机械设计不同阶段的可靠性分析

1.1计划期可靠性分析

计划期是整个机械设计的前期准备时期，在这一时期，工作人员根据市场的需求与顾客的订货信息，参考当前发布的相似产品的技术指标，从可靠性、实用性和经济性的角度出发进行产品设计。通过该可靠性分析，可以发现所设计产品可能存在的问题，从而为机械设计的技术设计期提供指导。且该时期的产品可靠性分析也可以发现设计中需要改进的问题，以便对产品进行再度开发。

1.2方案期可靠性分析

方案期是通过分析机械功能，借鉴各种可行性方案的优势，最终提出最佳创新设计方案。该时期应根据机械设计的工作原理流程图对设计方案进行可靠性评价。随着系统内部元件复杂度的增加，系统的可靠性会降低，增加一定量的并联系统可以提高其可靠性，但也会相应提升产品的运营成本。综合考虑，最终需通过一定的验算分析来确定系统整体与部分的最终关系，且在保证产品运营成本合理的条件下增加方案的可靠性。

1.3技术期可靠性分析

机械设计技术期是整个机械设计中最为重要的时期，其目标是通过绘制草图完成各个部件装配图和总装配图，并进行精确性核对验证。设计期的可靠性工作主要包括:首先，根据需要对单个零件建造不同的可靠性指标模型，在确定其载荷并满足实际的刚度、强度、稳定性要求下确定出零部件的设计尺寸，并通过验证使其达到安全性能的相关标准。其次，使用强度和应力干涉控制模型保证单个零件设计的准确率，并对不同的元件进行可靠性标准测试。最后，通过整合零部件装配图对装备设计总图进行最终设计。

机械系统的总体可靠性是把各零件按设计组合起来之后求得的。总体系统是否可靠主要取决于各零部件的可靠性和零部件之间的连接和组合两个因素。在各零件满足可靠性的基础上，总体机械系统的可靠性会可能产生两种结果，一种是满足设计期可靠性设计的规定，进而进行下一步工作;另一种是不满足设计期的可靠性的规定，对此有两种办法提高总体系统的可靠性，一是增加零部件以快速解决问题部位，保证各系统的正常运行，二是重新设计零部件，直到满足总体系统的可靠性规定。

1.4编制期可靠性分析

经过机械设计的计划期、方案期和技术期产品的设计已经成型，接下来就是对产品进行技术文件的编制。这一时期是按照一定的执行标准对所设计的产品进行性能试验，多次试验之后对试验结果进行分析与统计得出最终结果。把可靠性理论运用到具体的试验过程中，更能提高机械设计的可靠性，因为每一个机械设计的产品都要有相应的产品技术文件，在试验得出数据后，将数据编制到产品技术文件中为使用者提供可靠性的使用方法。

1.5保养期可靠性分析

保养期是机械设计不可或缺的一个时期，特别是大型的机械制造业，注重对机械进行保养可以起到事半功倍的效果。在这一时期，机械设计可靠性包括制定机械定期保养计划、制定机械维修周期计划和机械产品定期情况检查。在机械的使用过程中，随着使用频率的增加产品的性能会出现下降的趋势。为了延长产品的使用寿命，不影响产品的正常运作，必须定期对产品进行一定的保养工作，为产品提供可靠的技术分析与支持。

2　加强机械设计可靠性的措施

2.1择优选择机械零件材料

为了提高产品性能，降低产品成本价值，提高机械设计可靠性，选择质优价廉的材料是尤为重要的。因此，在对机械零件进行采购时，需综合考虑材料的性能、价格、质地、尺寸、物理特征等诸多因素，择优选择。

2.2优化机械加工工艺流程

在机械加工过程中，若时间过长，会使零件受到一定程度的磨损，从而影响产品的性能指标。在加工过程中，要对工艺流程进行合理的设计与升级，缩短产品加工时间，进而提升设计的可靠性，提高产品的市场竞争力。

2.3合理正确使用加工工具

在选择加工工具时，要根据实际的加工需要来确定。综合考虑零件的硬度、形状、及粗糙度要求。同时，也可以根据以往使用经验，选择合适的工具类型与工具品牌。

3　结语

机械设计不同的阶段对可靠性的分析的侧重点不同，在机械设计过程中，要考虑到每个过程中的可靠性问题，在各个细节上提高机械设计的可靠性，进而提高整体设计的可靠性，最终实现产品生产的最优化。

[1]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报.201 0 (14):167-188.

[2]贺鑫,韩旺,史世攀.机械设计各个阶段中可靠性包含的工作[J].湖南农机:学术版.2011(4):37-38.

[3]邱继伟,张瑞军,丛东升等.机械零件可靠性设计理论与方法研究[J].工程设计学报.2012(6):401-406.

戴静(1988—),女,河北秦皇岛人,硕士,助教,研究方向:电气自动化技术;刘迎娟(1986—),女,河北保定人,硕士,助教,研究方向:机械设计及理论;邢薇(1987—)女,河北唐山人,硕士,助教,研究方向:钢铁冶金;李丽丽(1987—),女,河北石家庄人,硕士,助教,研究方向:冶金工程。