機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性分析

戴靜　劉迎娟　邢薇　李麗麗

(河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院,河北遷安　064400)

機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性分析

戴靜劉迎娟邢薇李麗麗

(河北聯(lián)合大學(xué)遷安學(xué)院,河北遷安064400)

隨著整個(gè)社會(huì)機(jī)械化程度的大幅度提高,機(jī)械設(shè)計(jì)成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)?？煽啃允谴_保機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),將不安全因素及時(shí)去除。本文主要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)不同階段的可靠性問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出一系列加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性的具體措施,從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化的目的。

機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性?xún)?yōu)化

機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性用來(lái)衡量產(chǎn)品的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的性能是否滿(mǎn)足要求。機(jī)械設(shè)計(jì)分為計(jì)劃期、方案期、技術(shù)期、編制期和保養(yǎng)期。為了提高機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)時(shí)期分析其可靠性，且每個(gè)時(shí)期都要從各個(gè)方面綜合進(jìn)行考慮。

1　機(jī)械設(shè)計(jì)不同階段的可靠性分析

1.1計(jì)劃期可靠性分析

計(jì)劃期是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備時(shí)期，在這一時(shí)期，工作人員根據(jù)市場(chǎng)的需求與顧客的訂貨信息，參考當(dāng)前發(fā)布的相似產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，從可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過(guò)該可靠性分析，可以發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品可能存在的問(wèn)題，從而為機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)設(shè)計(jì)期提供指導(dǎo)。且該時(shí)期的產(chǎn)品可靠性分析也可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中需要改進(jìn)的問(wèn)題，以便對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再度開(kāi)發(fā)。

1.2方案期可靠性分析

方案期是通過(guò)分析機(jī)械功能，借鑒各種可行性方案的優(yōu)勢(shì)，最終提出最佳創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。該時(shí)期應(yīng)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的工作原理流程圖對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。隨著系統(tǒng)內(nèi)部元件復(fù)雜度的增加，系統(tǒng)的可靠性會(huì)降低，增加一定量的并聯(lián)系統(tǒng)可以提高其可靠性，但也會(huì)相應(yīng)提升產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)成本。綜合考慮，最終需通過(guò)一定的驗(yàn)算分析來(lái)確定系統(tǒng)整體與部分的最終關(guān)系，且在保證產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)成本合理的條件下增加方案的可靠性。

1.3技術(shù)期可靠性分析

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)期是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中最為重要的時(shí)期，其目標(biāo)是通過(guò)繪制草圖完成各個(gè)部件裝配圖和總裝配圖，并進(jìn)行精確性核對(duì)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)期的可靠性工作主要包括:首先，根據(jù)需要對(duì)單個(gè)零件建造不同的可靠性指標(biāo)模型，在確定其載荷并滿(mǎn)足實(shí)際的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求下確定出零部件的設(shè)計(jì)尺寸，并通過(guò)驗(yàn)證使其達(dá)到安全性能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其次，使用強(qiáng)度和應(yīng)力干涉控制模型保證單個(gè)零件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率，并對(duì)不同的元件進(jìn)行可靠性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。最后，通過(guò)整合零部件裝配圖對(duì)裝備設(shè)計(jì)總圖進(jìn)行最終設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的總體可靠性是把各零件按設(shè)計(jì)組合起來(lái)之后求得的?？傮w系統(tǒng)是否可靠主要取決于各零部件的可靠性和零部件之間的連接和組合兩個(gè)因素。在各零件滿(mǎn)足可靠性的基礎(chǔ)上，總體機(jī)械系統(tǒng)的可靠性會(huì)可能產(chǎn)生兩種結(jié)果，一種是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)期可靠性設(shè)計(jì)的規(guī)定，進(jìn)而進(jìn)行下一步工作;另一種是不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)期的可靠性的規(guī)定，對(duì)此有兩種辦法提高總體系統(tǒng)的可靠性，一是增加零部件以快速解決問(wèn)題部位，保證各系統(tǒng)的正常運(yùn)行，二是重新設(shè)計(jì)零部件，直到滿(mǎn)足總體系統(tǒng)的可靠性規(guī)定。

1.4編制期可靠性分析

經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)劃期、方案期和技術(shù)期產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已經(jīng)成型，接下來(lái)就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)文件的編制。這一時(shí)期是按照一定的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行性能試驗(yàn)，多次試驗(yàn)之后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)得出最終結(jié)果。把可靠性理論運(yùn)用到具體的試驗(yàn)過(guò)程中，更能提高機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性，因?yàn)槊恳粋€(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)品都要有相應(yīng)的產(chǎn)品技術(shù)文件，在試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)編制到產(chǎn)品技術(shù)文件中為使用者提供可靠性的使用方法。

1.5保養(yǎng)期可靠性分析

保養(yǎng)期是機(jī)械設(shè)計(jì)不可或缺的一個(gè)時(shí)期，特別是大型的機(jī)械制造業(yè)，注重對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)可以起到事半功倍的效果。在這一時(shí)期，機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性包括制定機(jī)械定期保養(yǎng)計(jì)劃、制定機(jī)械維修周期計(jì)劃和機(jī)械產(chǎn)品定期情況檢查。在機(jī)械的使用過(guò)程中，隨著使用頻率的增加產(chǎn)品的性能會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。為了延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，不影響產(chǎn)品的正常運(yùn)作，必須定期對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一定的保養(yǎng)工作，為產(chǎn)品提供可靠的技術(shù)分析與支持。

2　加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性的措施

2.1擇優(yōu)選擇機(jī)械零件材料

為了提高產(chǎn)品性能，降低產(chǎn)品成本價(jià)值，提高機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性，選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的材料是尤為重要的。因此，在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行采購(gòu)時(shí)，需綜合考慮材料的性能、價(jià)格、質(zhì)地、尺寸、物理特征等諸多因素，擇優(yōu)選擇。

2.2優(yōu)化機(jī)械加工工藝流程

在機(jī)械加工過(guò)程中，若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使零件受到一定程度的磨損，從而影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)。在加工過(guò)程中，要對(duì)工藝流程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與升級(jí)，縮短產(chǎn)品加工時(shí)間，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)的可靠性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3合理正確使用加工工具

在選擇加工工具時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的加工需要來(lái)確定。綜合考慮零件的硬度、形狀、及粗糙度要求。同時(shí)，也可以根據(jù)以往使用經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的工具類(lèi)型與工具品牌。

3　結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)不同的階段對(duì)可靠性的分析的側(cè)重點(diǎn)不同，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮到每個(gè)過(guò)程中的可靠性問(wèn)題，在各個(gè)細(xì)節(jié)上提高機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性，進(jìn)而提高整體設(shè)計(jì)的可靠性，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的最優(yōu)化。

[1]張義民.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與遞進(jìn)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào).201 0 (14):167-188.

[2]賀鑫,韓旺,史世攀.機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)階段中可靠性包含的工作[J].湖南農(nóng)機(jī):學(xué)術(shù)版.2011(4):37-38.

[3]邱繼偉,張瑞軍,叢東升等.機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)理論與方法研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào).2012(6):401-406.

戴靜(1988—),女,河北秦皇島人,碩士,助教,研究方向:電氣自動(dòng)化技術(shù);劉迎娟(1986—),女,河北保定人,碩士,助教,研究方向:機(jī)械設(shè)計(jì)及理論;邢薇(1987—)女,河北唐山人,碩士,助教,研究方向:鋼鐵冶金;李麗麗(1987—),女,河北石家莊人,碩士,助教,研究方向:冶金工程。