有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性探究

劉興權(quán)

摘 要：隨著機(jī)械化程度的快速提高，機(jī)械設(shè)計(jì)受到了人們的廣泛關(guān)注。機(jī)械設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于創(chuàng)新性強(qiáng)，機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。文章主要通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)階段作出分析，對(duì)產(chǎn)品的每個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)階段所包含的可靠性進(jìn)行了闡述，并提出了機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性的作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；可靠性；分析探究

機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性指的是機(jī)械產(chǎn)品在特有的環(huán)境下，完成規(guī)定功能設(shè)置的水平，這是衡量產(chǎn)品質(zhì)量能否達(dá)標(biāo)的極重要標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性工作方法是把失效物理、統(tǒng)計(jì)理論、機(jī)械加工等進(jìn)行綜合研究的設(shè)計(jì)技術(shù)，在機(jī)械設(shè)計(jì)各時(shí)期都有可靠性工作內(nèi)容。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)劃期的可靠性展望

在這一時(shí)期，設(shè)計(jì)工作人員要研究制定相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作任務(wù)，此為機(jī)械設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作。計(jì)劃期的工作依據(jù)是新型科研成果發(fā)布、市場(chǎng)需要程度與客戶訂貨實(shí)際情況。設(shè)計(jì)工作人員要利用準(zhǔn)確翔實(shí)的市場(chǎng)情報(bào)與技術(shù)指標(biāo)，制定出可行性技術(shù)方案，對(duì)多種方案進(jìn)行利弊比較，綜合考慮到可靠性、適用性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，完成合理的設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)制定工作。在這一時(shí)期，可靠性工作實(shí)際上就是產(chǎn)品可靠性展望。此一時(shí)期，產(chǎn)品只存在于模糊的概念之中。所以這一階段才要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性展望。此工作目的有兩個(gè)，一是找出產(chǎn)品可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，給接下來(lái)的技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)期提出糾正指導(dǎo)。二是尋找到值得改進(jìn)的方向，使產(chǎn)品再度開(kāi)發(fā)成為可能?？煽啃哉雇粝胪瓿芍笜?biāo)的分配確定，需要根據(jù)產(chǎn)品自身的功能及客戶的實(shí)際要求，完成相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值建立，比如說(shuō)壽命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原則，逐步分配可靠指標(biāo)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)方案期的可靠性研究

在這一時(shí)期，需要正確處理創(chuàng)新同借鑒的關(guān)系。主要步驟，第一要分析機(jī)械的功能，第二是由設(shè)計(jì)人員提出各種可行性方案，第三是把不同的方案進(jìn)行技術(shù)分解，尋找到最佳的組合形式。在方案設(shè)計(jì)期，是對(duì)機(jī)械整體進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，在此階段，機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員一定要對(duì)準(zhǔn)備解決的方案進(jìn)行正確評(píng)價(jià)?？煽啃栽u(píng)價(jià)及可靠性設(shè)計(jì)指的是同一體系內(nèi)，是根據(jù)工作原理圖、擬定方案，進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化而得出來(lái)的設(shè)計(jì)體系。如果從可靠性指標(biāo)來(lái)看，越復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，其可靠程度就會(huì)越低。系統(tǒng)本身復(fù)雜，說(shuō)明其系統(tǒng)內(nèi)部的原件復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性必然會(huì)有所降低。若想保證系統(tǒng)可靠，就一定要增加并聯(lián)系統(tǒng)，而這樣做，當(dāng)然會(huì)使產(chǎn)品成本上升。所以在這一階段，可靠性方法的確定需要擬定系統(tǒng)初步的驗(yàn)算分析，繼而確定系統(tǒng)整體事件，及整體同部分之間的關(guān)聯(lián)。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)期的可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)期發(fā)展目標(biāo)是形成總裝配圖以及各個(gè)部件的裝配圖，用草圖的設(shè)計(jì)來(lái)確定各個(gè)零件的基本尺寸與外形，還包括每一部件間的相連方式，部件外形與尺寸等等。最后，需要確定零件的總裝配圖、分部件裝配圖、工作流程圖。這一時(shí)期首先需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計(jì)，并對(duì)重點(diǎn)部位及零部件進(jìn)行工作性能校驗(yàn)，接下來(lái)設(shè)計(jì)分部裝配草圖以及總裝配草圖。所有草圖完成之后，需要進(jìn)行精確性核驗(yàn)。

正因?yàn)榧夹g(shù)期是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中最為重要的時(shí)期，所以這個(gè)時(shí)期的可靠性工作就相對(duì)比較多。對(duì)于單個(gè)零件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)階段已經(jīng)確定了其荷載，同時(shí)根據(jù)剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的實(shí)際情況，來(lái)確定出零部件的設(shè)計(jì)尺寸范圍，這樣才能夠保證零件的質(zhì)量。我們可以根據(jù)需要建造不同的可靠性指標(biāo)模型，把理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能使零部件的安全性能達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還能夠滿足企業(yè)的成本要求。通過(guò)使用強(qiáng)度和應(yīng)力干涉控制模型能夠保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率，進(jìn)而使設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品能夠滿足企業(yè)需要。在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須對(duì)不同的元件進(jìn)行可靠性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)了才能夠進(jìn)行下一步，這樣才能保證系統(tǒng)的可靠性。

在得到零部件總裝配方案之后再進(jìn)行設(shè)計(jì)裝備總圖的設(shè)計(jì)，同時(shí)各個(gè)機(jī)器部件的組成部分都已經(jīng)明確了，這樣就需要看總體機(jī)械系統(tǒng)是否可靠。這不僅和零部件的可靠性有直接關(guān)系，還受這些零部件之間的連接和組合有影響。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該做好總體規(guī)劃的模擬，然后把各個(gè)零件按照規(guī)劃來(lái)準(zhǔn)確的組合起來(lái)，最后再求得組合之后總體系統(tǒng)的可靠性，這樣就可能產(chǎn)生兩種不同的結(jié)果，一種是滿足最初設(shè)計(jì)的要求，也就是滿足可靠性設(shè)計(jì)的規(guī)定。另一種就是不能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，也就是不能夠滿足這一時(shí)期可靠性的規(guī)定。針對(duì)于滿足要求的情況，就可以直接進(jìn)行下一步驟的工作了，我們必須重新進(jìn)行調(diào)整，查看問(wèn)題出現(xiàn)在哪個(gè)地方，及時(shí)地解決。當(dāng)前的解決辦法一個(gè)是在這個(gè)時(shí)期先設(shè)定好冗余的設(shè)計(jì)，這樣一旦出現(xiàn)故障也能夠快速的做出反應(yīng)，就不能影響各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另一種辦法就是重新回到上一步操作，對(duì)零部件重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，直到滿足整體可靠性的要求，提高系統(tǒng)的可靠性。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)編制期的可靠性實(shí)驗(yàn)

通過(guò)上面的幾個(gè)過(guò)程，機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入到了最后階段，也就是機(jī)械設(shè)計(jì)編制期。上面的工作基本就是通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，而這個(gè)階段則主要任務(wù)就是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品采取一些方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的仔細(xì)分析，得出產(chǎn)品的性能。理論對(duì)實(shí)踐具有指導(dǎo)作用，把機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性理論研究運(yùn)用到實(shí)際的可靠性實(shí)踐當(dāng)中，能夠更好地提高機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是在實(shí)際工作的過(guò)程中，我們需要對(duì)具體的實(shí)踐操作進(jìn)行指標(biāo)確認(rèn)，并把得出的數(shù)據(jù)編制到生產(chǎn)的技術(shù)文件當(dāng)中，進(jìn)而給可靠性生產(chǎn)提供支持。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)保養(yǎng)期的可靠性管理

保養(yǎng)期是機(jī)械設(shè)計(jì)的最后一個(gè)階段，做好機(jī)械的維護(hù)和保養(yǎng)能夠延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。但是當(dāng)前這一階段總是被人們所忽略，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，特別是一些大型的制造企業(yè)，這個(gè)階段的費(fèi)用往往會(huì)很高而且十分的復(fù)雜，這就需要我們了解機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性在這個(gè)階段的重點(diǎn)內(nèi)容，例如，制定機(jī)械設(shè)計(jì)保養(yǎng)計(jì)劃、維修計(jì)劃以及確定機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際適應(yīng)情況。機(jī)械設(shè)備在使用的過(guò)程中隨著年限的增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致使用性逐漸下降，甚至?xí)绊懙秸９ぷ鳌榱搜娱L(zhǎng)機(jī)械設(shè)備使用的年限，我們必須重視機(jī)械設(shè)計(jì)的保養(yǎng)期工作，為產(chǎn)品生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持，進(jìn)而提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，為企業(yè)贏得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中不同階段的可靠性進(jìn)行了分析和研究，不同階段的側(cè)重點(diǎn)是不同的，我們必須把握住每個(gè)側(cè)重點(diǎn)，這樣才能夠保證機(jī)械設(shè)計(jì)的高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的最優(yōu)化。而且對(duì)于每個(gè)側(cè)重點(diǎn)來(lái)說(shuō)，都應(yīng)該從各個(gè)方面綜合考慮。只有保證機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性才能夠提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]何成銘，吳緯，孟慶均.基于Copula的機(jī)械系統(tǒng)可靠性模型及其應(yīng)用[J].兵工學(xué)報(bào)，2012（3）.

[2]劉仁云，張義民，于繁華.基于灰色粒子群算法的可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（6）.

[3]閆光，左春檉，劉克格.一種基于結(jié)構(gòu)預(yù)定壽命的可靠性設(shè)計(jì)方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009（3）.

[4]張義民.不完全概率信息條件下車輛零部件可靠性靈敏度設(shè)計(jì)[J].兵工學(xué)報(bào)，2006（4）.

[5]王新剛.機(jī)械零部件時(shí)變可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的研究[D].東北大學(xué)，2009.

[6]袁濤.隨機(jī)變量間相關(guān)系數(shù)的可靠性靈敏度[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2007（5）.