机械可靠性设计的内涵与递进

殷春雷

（久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司，黑龙江佳木斯154003）

机械可靠性设计的内涵与递进

殷春雷

（久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司，黑龙江佳木斯154003）

机械在设计的过程中相对存在着一定的复杂性以及在某些方面上存在着一定的难度。这不单单是因为它是一个系统性的领域，更因为在市场化的今天，众多机械产品的使用都对可靠性提出了更高的要求。结合机械可靠性的发展现状，讲述常用的可靠性的设计方法，阐明了机械可靠性设计的内涵。

机械可靠性；机械设计；概率设计法；稳健性设计法

近些年，随着我国技术手段的不断提高，人们对产品质量以及要求也有了很大的提高。而确保机械可靠性也成为科学研究人员的一项重要课题。其实机械结构的可靠性主要还是由最初的设计决定的，因此我们的机械设计人员在对机械进行设计的时候一定要考虑到结构的可靠性。相对于机械的可靠性来说，我们的机械结构设计水平与西方的结构设计之间还是存在很大差异的。从整体来看，我国的设计还处于较低的水平，而要在短时间能迎头赶上，使我国的机械行业快速、健康的发展，就必须提高机械的可靠性能，提升设计者的设计水平。较高的可靠性不仅可以增强企业的市场竞争力，还可以促进机械产品质量的提高。为此，深入研究机械可靠性技术是势在必行的。

1 机械可靠性概述及发展现状

我们在加强可靠性研究之前，首先要了解什么是机械的可靠性。可靠性主要是指某一产品在特定的工作条件下，能够在规定的任务范围内完成规定功能的能力。西方国家最早在20世纪20年代的时候就对机械的可靠性技术进行了研究，而到了20世纪40年代的时候，西方的很多国家都已经将可靠性技术运用在了结构工程的设计当中，并且使用的最终效果是非常明显的。可靠性这一技术主要依赖的是概率统计理论和随机过程理论，通过对不同机械结构的分析，来达到结构系数可靠评估的目的。随着研究人员对可靠性技术的深入研究以及可靠性技术在产品中的实践研究，所有的研究人员都认为，机械结构的设计是保证机械可靠性的决定性因素，而机械的制造和安装管理才是机械设计的关键支撑。所以，我们的研究人员为了进一步提高机械的可靠性，促进机械制造业的不断发展，可靠性的应用就显得非常的重要。正是在这样的大背景下，机械可靠性的研究才得到飞速的发展。

近些年，随着我国经济技术的发展，对可靠性技术研究的不断深入，在这个领域已经取得了较好的成绩，积累了较为丰富的实践经验，而且出版了具有较高价值的专业著作、学术论文以及教学教材。但是和西方发达国家相比，我国可靠性技术的研究还处于初步探索阶段，管理体系上还没有完整完善的管理体制，设计技术也还没完全推广到实际应用中。可以说，我国可靠性技术的整体水平还处于初级阶段。造成这些问题的原因有很多的方面，比如我国对于可靠性的研究起步较晚，设计人员对于设计方法的理解水平较低，企业缺乏自主创新能力，等等。就是如此多的原因，最终导致我国虽然是机械制造大国，但不是机械制造强国。

2 机械可靠性设计的常用方法

2.1 概率设计法

机械可靠性的概率设计方式是设计机械零部件的方法之一。我们的研究人员首先是对机械原材料的性能和强度进行科学合理的概率分布，然后再对其进行必要的模型化计算，最后根据模型计算出的数据，得出所要设计的零部件的相应尺寸、使用寿命以及可靠度等。将设计变量作为随机变量，在相应模型的帮助下，设计出可以达到预期可靠性要求的零部件，这是概率设计法的核心。概率设计法改变了传统设计方法中以安全系数为基础的局面，它有自身独到的优越性：第一，概率设计法是通过概率统计分布的方法对机械产品应力和强度进行的描述，这样就能够更好的保障产品的可靠性。第二，该法可以实现定量化可靠度的要求，这是因为该方法在一定程度上已经承认了设计的零部件因为外在的原因会产生或大或小的故障，并且还可以对产生故障的故障率和可靠程度进行定量化的回答。

2.2 稳健性设计法

日本著名的机械设计师田口玄一先生是稳健性设计法的提出者。该方法是以统计分析为基础，目的是为了进一步的实现产品性能的稳定性，这样也就能够最大程度上延长产品的使用寿命，因此也就要求我们的设计人员要考虑到产品在实际的制造中因各项外部环境变异或者产品本身的参数、结构等因素的变化导致的各种各样问题，并对提前预见的问题进行提前解决。该方法主要是通过机械产品对用户所造成的损失的大小来衡量机械产品可靠性的。这里的损失是指产品实际完成的目标与预期需要完成的目标的偏差。为了有效的减少偏差，提高机械产品的质量，保证产品的稳健性和抗干扰性，可以对生产过程中所选的生产材料和所要完成的生产工艺进行严格的控制把关。

该方法虽然有它的可取之处，但是存在有明显的缺陷，就是该方法理论上可以达到，但是实际操作中却很难实施，从而导致产品的经济适用性较差。

3 可靠性优化设计

在科学技术不断发展的今天，各种新型的机械产品不断问世，新的生产工艺以及生产材料如同雨后春笋般，蓬勃发展，这使得市场对机械产品提出的要求越来越高。用户对机械产品的期待也越来越高，人们越来越看重产品的质量、性价比等一系列综合性性能。反之，对机械产品的设计和生产而言，只有不断的提升设计产品的质量，减低成本，在保证设计产品的性能的同时，最大化的缩短设计时间和生产时间，这样才能满足市场的需求。因此，在当今社会，要想让企业拥有更高的市场竞争力，让机械制造业更快、更健康的发展，就必须重视对机械可靠性技术的研究，不断的完善设计理念，最终达到提高设计效率和提升设计效果的目的。而数学规划和计算机技术的结合，为优化机械可靠性设计提供了有力的支撑，有效地解决了许多复杂的问题，极大的促进了机械可靠性设计的发展。

4 结语

机械制造业的发展不仅直接关系到国民经济各部门的发展，也影响到国计民生和国防力量的加强，而机械可靠性是机械制造业内部的必要素质支撑基础，因此政府和企业必须加大对机械可靠性设计研究的重视力度。我国的机械设计水平还处于较低水平，与西方发达国家还有很大的差距，只有加强对产品可靠性的研究，才能增强企业在国际市场的竞争力，才能使我国的机械行业快速、健康的发展。

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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