机械可靠性设计的内涵与递进

魏纯超

（久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司，黑龙江省 佳木斯 154003）



机械可靠性设计的内涵与递进

魏纯超

（久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司，黑龙江省 佳木斯 154003）

摘要：可靠性是衡量产品质量的一项重要指标，也是人们长期以来明确的目标。但是将可靠性用做机械设计制造中的时间并不太长，因此相关技术并不太成熟，还需要科研人员的继续努力，突破理论束缚，在保证速度的同时，也要保证质量。结合机械设计可靠性的发展，论述机械可靠性的内涵，为工作人员就机械可靠性的设计提供一些帮助。

关键词：机械产品；可靠性设计；内涵；递进

机械是衡量一个国家经济能力的重要指标之一，安全可靠的机械产品不仅说明企业的能力，也体现了国家的综合实力。如何保证机械产品的安全可靠，一直是科研人员重点研究的课题之一。我国的机械可靠性设计虽然略有成效，但是和国际的先进水平相比较还是有不小的差距，依然徘徊在低水平上。对于企业所提出的“质量第一，安全第一”的口号，我们虽然经常可以看到，但是良好的质量还是难以保证。在竞争日益激烈的今天，机械可靠性设计是确保机械厂不被历史潮流所吞没的一道屏障，所以快速发展机械可靠性设计是机械行业的重中之重。

1　机械可靠性研究的发展

如果产品的安全可靠性不能保证，不仅会造成难以估算的经济损失，而且会对人身安全造成威胁。美国军用航空部早就认识到这一问题的严重性，所以最早提出了可靠性的问题。自可靠性提出以来，不仅在学术理论上有了重大的突破，而且极大提高了设计的速度，保证了设计的质量。随着经济的不断发展，可靠性技术越来越受到企业的重视。就机械行业而言，在进行机械设计的时候，机械产品的可靠性是设计者必须思考和解决的问题。良好的可靠性不仅可以提高产品的质量，降低产品的成本，还可以提高作业效率。可以说今后产品的竞争就是产品可靠性的竞争。

近半个世纪以来，在机械设计领域出现了不少提高机械可靠性的科学研究，它们的出现对机械产品设计就安全可靠方面有深远的影响，极大地减少了资源的浪费，节省了制造的时间。由于可靠性的重要性，美国国家航空航天局已经把它列为3大技术成就之一。我国由于底蕴较浅，虽然有许多从事可靠性设计的研究人员，在可靠性设计中也有一定的成绩，但是可靠性设计水平依然很低，与国际先进水平有很大的差距，现在还是机械制造大国而非制造强国，依然需要不断的探索创新，加快对于机械可靠性设计的研究，努力提高经济实力。

2　可靠性设计

可靠性设计即根据可靠性理论与方法，确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。随着经济水平的不断发展，工程界对于可靠性越来越重视。现代生产表明，在设计、制造和使用过程中，最能保证产品可靠性的就是设计过程，设计水平决定了产品可靠性能的高低。而且可靠性贯穿于各个行业的产品设计之中，企业与研究部门应该大力研究可靠性技术，可以提高产品质量，降低生产成本，从而保证经济利益的最大化。如图1所示。

图1 机械产品与可靠性关系框图Fig.1 The relationship between mechanical products and reliability block diagram

随着可靠性技术的不断发展，机械可靠性设计主要有两个方法，即数学模型法和物理原因法。数学模型法随着研究的深入，形成了两个研究方向，分别是将可靠性视为时间范畴或者视为某种偶然因素发生导致的结果。物理原因法也主要有两个研究方向，分别是应力和将可靠性定义为随机过程，不超过规定水平的概率。如图2所示。

图2 可靠性设计的框图Fig.2 Reliability design block diagram

3　可靠性优化设计

随着全球化经济的不断发展，机械产品更新换代的周期也越来越短。用户越来越希望获得功能多样，性价比高，质量有保障的产品。这就要求设计人员必须加快设计的步伐，缩短设计周期，同时也要保证设计产品的质量。那么如何更快更好地完成这些任务，如何在保证这些任务完成后还可以使经济利益最大化，已经越来越受到人们的关注，这些已经成为了机械发展的趋势。

近些年来，随着研究的不断深入，可靠性的优化设计体现出了它的价值，解决了许多的问题，不仅加快了设计的步伐，而且提高了产品的性价比。伴随着科研人员的不断努力，可靠性设计和优化设计已经在理论和使用方法上有了长足的进步，两者协同合作，各自发挥彼此的特点，从而保证了产品的最佳可靠性，使其在进行设计时能更好地达到预定的目标，在保持机械产品安全可靠的同时又能使经济利益最大化。

4　可靠性灵敏度设计

在对机械产品进行可靠性分析时，由于外界或者系统的不同原因，会造成分析不准确的现象，所以要求机械具有很好的灵敏性，可以说灵敏度设计是机械产品设计的基础。所谓的机械产品的可靠性灵敏度设计，就是确保产品其余构件不受影响的情况下，在可靠性的基础上，进行灵敏度的设计，从而在设计参数不同的情况下，使得产品可靠性表现出不同的评价，这样可以减少误差，保证产品的可靠性能。

5　可靠性稳健设计

产品的优良设计和制造质量的稳健体现了产品的总体质量，也表明企业的综合实力。在机械工程中，正确的使用稳健性设计，这样在设计产品出现微小变化时依然可以保障产品的稳定性使用。所以说机械可靠性稳健设计是一种十分实用的方法，它允许产品设计出现更大的容差，从而降低了成本，在确保产品合格的条件下，给企业带来更大的经济利益。

6　结语

随着经济水平的不断提高，可靠性技术不仅越来越受到各行各业的重视，也是人们日常选择产品时的一个衡量指标，只有安全可靠的产品才能得到顾客的认可。近些年，我国的机械可靠性设计虽然在近些年有了显著提高，但是依然徘徊在低水平上，这需要研究人员吃苦耐劳，努力工作，发挥自己的智慧，做出自己的贡献，而且国家对于机械可靠性设计投入的财力、物力也十分庞大。我们相信，在政府的支持下，在研究人员的不断努力下，我国的机械可靠性技术一定会有更加长远的发展，

参考文献：

［1］ 何正嘉，蔡改改，申中杰，等.基于机械诊断信息的设备运行可靠性研究［J］.中国工程科学，2013，（01）：29.

［2］ 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，2011，（06）：27.

［3］ 何成铭，吴纬，孟庆均.运行状态理论在机械零件可靠性分析中的应用［J］.机械设计与研究，2011，（02）：49.

［4］ 金雅娟，张义民.基于鞍点逼近的机械结构可靠性稳健优化设计［J］.工程设计学报，2012，（02）：48.

中图分类号：TH122

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）10-0048-02

收稿日期：2016-02-19

Connotation and progression of mechanical reliability design

WEI Chun-chao
（Joy Global （Jiamusi） Mining Equipment Co.， Ltd.，Jiamusi 154003， China）

Abstract：Reliability is an important indicator of product quality， and also a long clear goal. However， the application time of reliability in mechanical design and manufacture is not too long，so the relevant technical is not quite mature，which still needs researchers to make continuous efforts，break theory bound，ensure the production speed and ensure the quality at the same time. Combining with the development of mechanical design reliability， it discussed the connotation of mechanical reliability，and provided staff with some help on the design of mechanical reliability.

Key words：Mechanical products； Reliability design； Connotation； Progression