【机械系统可靠性设计及分析4900字（论文）】

机械系统可靠性设计及分析摘要随着科学技术的发展，当今产品的结构越来越复杂，机械系统是工业产品中常用的一种重要系统。在机械系统设计的过程中，有效提高机械设备的节能效果和运行效率，机械系统的可靠性设计是当前可靠性工程界面临的热点和难点问题之一，给机械系统可靠性设计带来了严峻的挑战。本文全面分析了机械系统可靠性设计的特点与设计原则要求，分析了现代机械系统可靠性设计遇到的几点困难，对机械系统的可靠性设计进行优化设计分析，可靠性稳健优化设计能够帮助设计人员得到优化目标的最佳状态和参数值，比事后通过精确计算来获得其可靠性数据更有意义，对合理的产品设计具有实际意义且显得非常有必要。关键词：机械系统；可靠性设计；设计分析目录摘要 11、引言 32、机械系统可靠性设计概述 32.1机械零件可靠性设计原理 32.2机械系统可靠性设计的原则 32.2.1传统设计和可靠性设计相结合 32.2.2可靠性设计与耐久性设计相结合 42.2.3定性设计和定量设计相结合 43、机械系统可靠性设计的难点 43.1机械系统可靠性设计程序难以统一 43.2机械系统故障复杂多样化 53.3机械系统设计的可靠性和耐久性并重 53.4机械系统可靠性难以预计 54、提高机械可靠性设计的对策 64.1提高机械系统标准化 64.2灵活增减系统元部件数量 64.3提高重点部位零部件的可靠性 64.4建立维修管理系统 7结论 7参考文献 81、引言机械系统可靠性设计包括了机械一体化的系统和单个的设备、装置、零件及零件的组成部分等[[]张永.浅谈机械可靠性设计的内涵与发展[J].中国新技术新产品.2017(07)][]张永.浅谈机械可靠性设计的内涵与发展[J].中国新技术新产品.2017(07)2、机械系统可靠性设计概述2.1机械零件可靠性设计原理机械系统可靠性优化设计，就是在分析可靠性的基础上进行的优化设计。机械产品的可靠性设计包括整机产品和零部件的设计。机械可靠性指数可由包含应力和强度分布参数的数学函数表达，计算产品的可靠性指标，例如结构材料属性，结构的尺寸，承受载荷以及环境条件等的不确定情况。一般的机械系统优化设计是一种确定性的优化过程，尽量采用标准件或者质量成熟稳定的零件，对零件容易损坏关键部件进行可靠性分析计算，降低原材料消耗和制造成本，分析常见的失效形式，确定了机械零件的可靠度。机械系统产品在使用之前还要多次进行反复试验，引入概率论和数量统计为基础的可靠性设计方法，控制不确定因素对结构和系统的影响，反映出机械可靠性设计中变量的概率分布情况。作为机械系统结构设计的最初阶段，基于可靠性的优化设计是保证后续生产制造以及产品质量的重要保证。2.2机械系统可靠性设计的原则2.2.1传统设计和可靠性设计相结合在对机械系统进行可靠性设计时不可完全摒弃传统设计方法。目前为实际的操作方式是从传统的设计方法过渡到有计算机技术为基础，将机械零部件可靠性的设计在传统设计的基础上，对机械的零部件材料、结构、尺寸等加以确定，然后依据与之相应的模型对其可靠性进行定量计算，机械零部件靠性设计的发展应该尽量同计算机结合起来,其可定量的分析和设计产品的失效概率和可靠度，更加具有直观性和确定性。倘若还不能满足预计的可靠性需求，则可修改机械的结构、尺寸甚至是更换材料，最后再对其进行可靠性的校核，直到能够满足需求。2.2.2可靠性设计与耐久性设计相结合机械系统多数利用的预防性维修为主的制度，系统和零部件的耐久性必须与预防性维修的制度相一致[[]唐振宇，卢英全.机械可靠性设计的内涵和递进[J].科技传播.2017(15)][]唐振宇，卢英全.机械可靠性设计的内涵和递进[J].科技传播.2017(15)2.2.3定性设计和定量设计相结合由于机械系统定量设计无法完全解决机械系统可靠性的问题，故对难以定量计算的机械零部件设计。如将反映设计方案优劣定性、定量的分析，比较各设计方案达到目标的程度，供设计者参考，便可以解决了机械零件相关系数的定量计算难题。所以机械系统可靠性设计工作中，我们无法定量地衡量产品的数量与规模，就必须将定性设计和定量设计结合起来。3、机械系统可靠性设计的难点3.1机械系统可靠性设计程序难以统一如设计不当，则不论制造加工工艺多么精良先进，产品都是不可靠的。由于机械系统产品众多，导致机械可靠性设计模式多样，原因就是机械产品的可靠性设计研究的范围较广、基础性数据较少、可靠性涉及的方面、种类较多等。由于机械系统产品设计需求的变化，设计程序不会一成不变。这就要求设计人员在传统设计经验和理论的基础上，设计程序统一。目前可以看到，有些机械系统功能相同但性能不同、规格不同的产品的设计师设计程序也存在差别。比如外观尺寸设计，配色选择。机械产品由于通用性差，其产品的构成完全由功能决定，且动作构成的大部分零部件为非标准件。当没有独立的设计组时，机械系统产品线上的设计师均各自为政，造成机械产品组合时产生混乱。3.2机械系统故障复杂多样化机械系统结构比较复杂，各子系统的零件构成和数量各不相同，故其复杂程度对整机的影响也不同。机械系统故障具有耗损性，可能引起机械系统产品的失调、泄漏、老化、损坏和堵塞等，故障出现率也会随着机械工作的时间而发生变化，目前使用的设计分析方法是以电子产品的可靠性设计分部指数为基础的，相关性和随机性特征日益明显，这些都使得对机电一体化系统的可靠性设计方面存在很大难度。机械系统故障发生的形式和出现故障的部位等都给机械系统故障的设计和分析带来困难，增加了机械系统故障分析的复杂性和难度[[]刘晓洁，陈自兵.机械零件可靠性设计的研究与展望[J].科技经济市场.2016(02)][]刘晓洁，陈自兵.机械零件可靠性设计的研究与展望[J].科技经济市场.2016(02)3.3机械系统设计的可靠性和耐久性并重机械系统的设计既存在可靠性问题，即机械系统出现故障的时间间隔，又存在耐久性的问题，即机械系统的使用寿命问题。在使用过程中，机械系统往往会出现未到使用寿命时发生不能正常工作的现象，造成经济损失甚至重大安全事故。可靠性设计主要解决产品的偶然性故障问题，耐久性设计主要解决机械系统的渐变耗损故障。机械系统故障的发生通常与很多因素有关，而且不同故障模式的原因也各不相同。目前，机械系统多数利用的预防性维修为主的制度，系统和零部件的耐久性必须与预防性维修的制度相一致，因此，机械系统的设计必须将产品的可靠性与耐久性相结合。3.4机械系统可靠性难以预计机械系统越来越复杂，对于其可靠性的要求也逐步提高。机械系统产品可靠性设计分析方法，大多数都不适用于机械系统可靠性设计与分析。功能使用过程中的便捷性、易用性、直观性是设计师必须考虑的，设计一个零件使其规格形状完全符合规定要求，达到技术预计效果是比较困难的。现代机械系统产品失效机理多样复杂，难以收集准确完整的数据，再加上，设计人员难以建立机械系统可靠性模型，使得有赖于系统可靠性的模型预计方法难以运用，导致机械系统可靠性预计存在困难。为了保证机械系统的可靠性要求，必将对机械零部件的可靠性提出过于苛刻甚至难以实现的要求。这些导致了特殊元件不能产业化批量化生产，严重阻碍机械工业事业的发展。4、提高机械可靠性设计的对策4.1提高机械系统标准化机械系统设计人员应结合实际零部件的负荷、尺寸和机构，提供相应的数据，进行标准化分析，提高标准零部件的结构工艺和可靠性，以期为可持续发展设计的最后产品的绿色化提供检验及保障。在为开发具有多种功能的不同产品，不必对每种产品施以单独设计，而是精心设计出多种模块，也避免了前面所述及的系统组成单元数量众多带来的麻烦。机械产品的可靠性和机械系统标准化是一样的，在产品进行可靠性设计的同时，考虑未来机械系统的通用性，它对机械是否能够稳定的工作起决定性作用。有了统一的机械系统标准，机械模块就有了统一的接口，机械的标准化、系列化和通用化就更容易得以实现。4.2灵活增减系统元部件数量零件是机械系统最基本的组成单元，可以根据系统组织关系，灵活增减系统元部件，来提高机械系统可靠性[[]邓宇.关于机械可靠性设计的内涵分析[J].电子世界.2014(16)][]邓宇.关于机械可靠性设计的内涵分析[J].电子世界.2014(16)4.3提高重点部位零部件的可靠性零件的无故障性与其耐久性统一于零件寿命，是一致的。要把产品系统顶层的功能逻辑抽象成为模块，以最少的产品变型满足最大范围的目标市场需求。减少装配方向并使装配操作在易于观察的部位进行，通过定位关系描述零部件之间的空间位置关系和配合关系，防止某些部位结合处设计标准不统一，因在机械运作过程而造成的故障变形。将机械可靠性设计方法应用于产品的研发设计过程中，对产品在正常工况下的运行能力、使用寿命等进行可靠性预测。对系统进行故障分析主要是为了找出系统的薄弱环节，然后加以改善以达到提高可靠性的目的，在机械系统可靠性设计中，并不是需要考虑所有的零部件，而只需要考虑重要的零部件，保证系统的可靠性。依据零件合并原则对功能相似或结构上能够组合在一起的零部件进行合并，这样就可减少零部件可靠性设计的工作量，尽可能简化产品功能，采用简单的结构和外形。4.4建立维修管理系统机械结构种类繁多，其重要程度也各不相同，因此不同的机械系统设备应根据可靠性分析的结果采取不同的检修策略。在改进现行的检修方式，选择合理的检修策略时，不必受某特定的维修体系的约束，应分析各种维修方式的具体内容，结合自身的机械系统特点和需要，将各种检修方式进行优化组合。维修厂应抓紧配备必要的监测技术设备，及时开展设备的状态监测工作，积累原始数据和经验。需要建立数据库，依赖计算机进行辅助分析诊断，同时对维修过程进行镇密、规范的管理。主要是对机械系统检修文件的管理和控制，以及对检修过程形成质量的活动进行质量监理。在机械系统检修中实行检修质量监理，是保证检修质量的一项重要措施，必须在持续改进中长期坚持下去。保证机械系统安全可靠经济地长周期运行。结论可靠性关乎产品质量乃至人员生命安全，关乎产品核心竞争力，对机械产品进行可靠性设计分析研究具有实际意义。机械产品的可靠性设计有诸多原则，耐故障数、安全裕度、余度设计、耐环境设计、人机工程设计。对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。一个好的机械产品不仅要具有好的性能，更要具有高的可靠性水平。本文结合当今可靠性工程学科研发，使机械技术在机械领域的应用和发展有一个全面的、客观的认识。由于研究中受到时间与设备条件的限制，本文在有些方面还需进一步研究，在后续研究中，如果实验条件允许的情况下，应通过实验与理论相结合的方式来确定机械系统设计模型参数，结合使用阶段的详细情况对分配方案进行修正。参考文献[1]张永.浅谈机械可靠性设计的内涵与发展[J].中国新技术新产品.2017(07)[2]唐振宇，卢英全.机械可靠性设计的内涵和递进[J].科技传