【摘 要】機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，對機械性能具有決定性意義，它是伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的嶄新的設(shè)計理論與方法。可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的一個最重要指標，可靠性分析的重點任務(wù)是保證設(shè)計的機械在規(guī)定的時間和給定的載荷下安全工作，目前機械設(shè)計的可靠性分析已滲透到機械設(shè)計的各個領(lǐng)域，因此本文從機械設(shè)計各個階段可靠性分析入手，闡明了機械設(shè)計各個階段可靠性的內(nèi)容，揭示了機械設(shè)計可靠性的深刻內(nèi)涵與深遠作用。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 可靠性設(shè)計 分析探究

機械設(shè)計，是根據(jù)產(chǎn)品使用要求，對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、零件材料等進行構(gòu)思設(shè)計并用語言文字具體描述出來，作為機械制造的工作參考依據(jù)。機械設(shè)計的努力目標是在各種條件限制如理論知識和設(shè)計手段、加工能力等條件下設(shè)計出最好的機械，即對機械產(chǎn)品做優(yōu)化設(shè)計。機械設(shè)計主要分為以下階段：計劃階段、方案設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段、技術(shù)文件編制階段、后期維修保養(yǎng)階段。下面，將展開分析每一階段的可靠性，找出每一階段的可靠性分析側(cè)重點，便于升級理論，優(yōu)化產(chǎn)品。

一、機械計劃期的可靠性分析研究

在此階段，設(shè)計者要制定合理的設(shè)計任務(wù)目標。這是設(shè)計的前期工作，根據(jù)用戶以及訂貨市場所需要的產(chǎn)品，結(jié)合最新科研成果，由設(shè)計部門在聯(lián)合應(yīng)用各種技術(shù)和市場情報，擬定可能方案，權(quán)衡其利弊，然后經(jīng)營部門和用戶共同商議，確定合理的設(shè)計任務(wù)目標，這是至關(guān)重要的一步，關(guān)系最后的經(jīng)濟效益。當設(shè)計任務(wù)比較復(fù)雜時，一般采用階段設(shè)計——初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、工作圖設(shè)計。任務(wù)比較簡單時，則從開始就深入到技術(shù)設(shè)計層面，貫徹審查、修改、批準的層層把關(guān)。同時，根據(jù)審查意見修改設(shè)計，繪制初步總圖。大批量生產(chǎn)要進行最后的定型設(shè)計，還要注意制作樣品試驗?zāi)Ｐ?。在本階段，要進行可靠性設(shè)計展望。該展望有兩個目的，一是盡可能找出設(shè)計可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，并在后期設(shè)計中糾正改進；二是找到產(chǎn)品開發(fā)的可能方向。新產(chǎn)品若要完成既定指標的升級任務(wù)，需要準確分析產(chǎn)品自身功能及其客戶實際要求，建立相應(yīng)指標數(shù)值如壽命值、失效率、可靠度等的數(shù)據(jù)庫，在實際中積累數(shù)據(jù)準確來源。

二、方案設(shè)計階段的可靠性分析研究

通常說來，設(shè)計的第一步應(yīng)是確定總體方案，即確定最終作用的機械工作原理以及與之適應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)。這是機械設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是一個機械設(shè)計的靈魂，關(guān)系機械設(shè)計的成敗。例如，在設(shè)計船用大功率柴油機時，首先要確定是用二沖程，低速柴油機還是四沖程中速柴油機?？傮w方案確定之后，需要選用機構(gòu)學(xué)知識，選擇合理的機構(gòu)，來確定機構(gòu)相應(yīng)的運動方案。設(shè)計者應(yīng)盡量選用已有的器件和成熟的機構(gòu)所能提供的優(yōu)化運動方案。在方案設(shè)計階段，對機械的原理以及整機進行初步設(shè)計，本階段的重點任務(wù)是對初步擬定的設(shè)計方案進行評價，此時的評價對象是整個的系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)越復(fù)雜，可靠度就越低。因為高復(fù)雜系統(tǒng)意味著有眾多的基本組成原件，原件越多，出錯率就越大，提高系統(tǒng)可靠性的措施是采用并聯(lián)使用設(shè)備。因此，可靠性設(shè)計要運用可靠性分析方法，對擬定方案進行初步分析，確定出系統(tǒng)可能發(fā)生的事故總事件，以及系統(tǒng)原件之間的復(fù)雜關(guān)系。

三、技術(shù)設(shè)計階段的可靠性分析研究

本階段，在初步審查意見的指導(dǎo)下，修改設(shè)計，對主要零部件進行精確的應(yīng)力分析，并根據(jù)分析結(jié)果修正尺寸，形狀等，確定零件加工精度，完成潤滑設(shè)計以及電氣設(shè)計，并繪制所有零部件裝配草圖和總裝配圖。某些還需做出模型，并提交等待二次審查。在本階段，首先要對機器進行運動和動力設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計零部件，并對它們的工作性能進行校核。緊接著進行零部件裝配草圖和總裝配草圖的設(shè)計，經(jīng)過最后的精確校正后完成總裝配圖。這個階段的可靠性分析工作較重，要通過計算和類比來確定各類部件的基本尺寸。同時建立模型來提高零部件之間的可靠性和經(jīng)濟效益。目前嚴格控制失效概率、滿足設(shè)計要求的應(yīng)力—強度干涉模型應(yīng)用最廣，還要注意，設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)開始階段每一原件所分配的可靠性指標來設(shè)計。

四、技術(shù)文件編制階段的可靠性分析研究

技術(shù)文件的種類較多，最常用的有設(shè)計計算說明書、使用說明書、標準件明細表等。編制用戶使用的使用說明書時，介紹內(nèi)容應(yīng)包括機器的性能參數(shù)指標、使用指示、常見問題維修方法及其保養(yǎng)規(guī)則等等。其他文件如購件明細表、產(chǎn)品檢驗合格單等，一并加入，若差其他文件，視情況另行編制。經(jīng)過上述幾個階段，機械設(shè)計已接近尾聲，這一階段是要對產(chǎn)品進行性能評價，手段就是進行可靠性試驗，即是通過既定的試驗方法對產(chǎn)品進行試驗，評價其可靠性水平，系統(tǒng)分析試驗結(jié)果，在理論上得到系統(tǒng)的可靠性指標值，并將最后數(shù)據(jù)編入技術(shù)文件中，既為廠商提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)評價參考，又為用戶提供正確使用產(chǎn)品的方法和日常保養(yǎng)維修依據(jù)。

五、后期維修保養(yǎng)階段的可靠性分析研究

這個階段看起來不太重要，但在實際過程中，對大型制造企業(yè)來說，產(chǎn)品的維修保養(yǎng)確是一項艱巨任務(wù)，工作量大，成本也高。這一階段的工作內(nèi)容包括：確定技術(shù)保養(yǎng)周期、確定維修周期、確定產(chǎn)品的使用周期等。在實際使用過程中，產(chǎn)品會不同程度的衰老甚至損害，從而使可靠性程度降低，逐漸喪失了工作能力。為了提高產(chǎn)品的使用性能以及可靠性水平，建立質(zhì)量與可靠性管理系統(tǒng)成為必須，這樣可以通過建立產(chǎn)品維修保養(yǎng)數(shù)據(jù)庫，保存產(chǎn)品的核心數(shù)據(jù)，不斷更新數(shù)據(jù)庫，為廠商以后改進產(chǎn)品、再次開發(fā)產(chǎn)品提供保障空間。

六、結(jié)束語

機械設(shè)計在不同階段有不同內(nèi)容，相應(yīng)的也就具有不同的階段側(cè)重點，因此，提取每一階段可靠性分析的重點，并重點把握它們，有助于我們優(yōu)化機械系統(tǒng)的質(zhì)量，在市場競爭中奪得產(chǎn)品核心競爭力，有助于我們建立高質(zhì)量與高可靠度同在的最佳優(yōu)化綜合產(chǎn)品，使得我們更加自信的迎接國際市場經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，生產(chǎn)出更多的優(yōu)化性高、可靠性高的產(chǎn)品，增加社會經(jīng)濟效益。

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