機械可靠性的設計方法概述

機械可靠性一般可分為結構可靠性和機構可靠性。結構可靠性主要考慮機械結構的強度以及由于載荷的影響使之疲勞、磨損、斷裂等引起的失效；機構可靠性則主要考慮的不是強度問題引起的失效，而是考慮機構在動作過程由于運動學問題而引起的故障。

機械可靠性設計可分為定性可靠性設計和定量可靠性設計。所謂定性可靠性設計就是在進行故障模式影響及危害性分析的基礎上，有針對性地應用成功的 設計經驗使所設計的產品達到可靠的目的。所謂定量可靠性設計就是充分掌握所設計零件的強度分布和應力分布以及各種設計參數的隨機性基礎上，通過建立隱式極 限狀態函數或顯式極限狀態函數的關系設計出滿足規定可靠性要求的產品。

機械可靠性設計方法是常用的方法，是目前開展機械可靠性設計的一種最直接有效的方法，無論結構可靠性設計還是機構可靠性設計都是大量采用的常用 方法?？煽啃远吭O計雖然可以按照可靠性指標設計出滿足要求的恰如其分的零件，但由于材料的強度分布和載荷分布的具體數據目前還很缺乏，加之其中要考慮的 因素很多，從而限制其推廣應用，一般在關鍵或重要的零部件的設計時采用。

機械可靠性設計由于產品的不同和構成的差異，可以采用的可靠性設計方法有：

1.預防故障設計

機械產品一般屬于串聯系統.要提高整機可靠性,首先應從零部件的嚴格選擇和控制做起。例如，優先選用標準件和通用件；選用經過使用分析驗證的可靠的零部件；嚴格按標準的選擇及對外購件的控制；充分運用故障分析的成果，采用成熟的經驗或經分析試驗驗證后的方案。

2.簡化設計

在滿足預定功能的情況下，機械設計應力求簡單、零部件的數量應盡可能減少，越簡單越可靠是可靠性設計的一個基本原則，是減少故障提高可靠性的最有效方法。但不能因為減少零件而使其它零件執行超常功能或在高應力的條件下工作。否則，簡化設計將達不到提高可靠性的目的。

3.降額設計和安全裕度設計

降額設計是使零部件的使用應力低于其額定應力的一種設計方法。降額設計可以通過降低零件承受的應力或提高零件的強度的辦法來實現。工程經驗證 明，大多數機械零件在低于額定承載應力條件下工作時，其故障率較低，可靠性較高。為了找到最佳降額值，需做大量的試驗研究。當機械零部件的載荷應力以及承 受這些應力的具體零部件的強度在某一范圍內呈不確定分布時，可以采用提高平均強度(如通過大加安全系數實現)、降低平均應力，減少應力變化(如通過對使用 條件的限制實現)和減少強度變化(如合理選擇工藝方法，嚴格控制整個加工過程，或通過檢驗或試驗剔除不合格的零件)等方法來提高可靠性。對于涉及安全的重 要零部件，還可以采用極限設計方法，以保證其在最惡劣的極限狀態下也不會發生故障。

4.余度設計

余度設計是對完成規定功能設置重復的結構、備件等，以備局部發生失效時，整機或系統仍不致于發生喪失規定功能的設計。當某部分可靠性要求很高， 但目前的技術水平很難滿足，比如采用降額設計、簡化設計等可靠性設計方沙土，還不能達到可靠性要求，或者提高零部件可靠性的改進費用比重復配置還高時，余 度技術可能成為叭一或較好的一種設計方法，例如采用雙泵或雙發動機配置的機械系統，但應該注意，余度設計往往使整機的體積、重量、費用均相應增加。余度設 計提高了機械系統的任務可靠度，但基本可靠性相應降低了，因此采用余度設計時要慎重。