機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)發(fā)展及現(xiàn)狀

1、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)發(fā)展及現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)品的可靠 性也越來(lái)越成為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)的，生產(chǎn) 出來(lái)的，管理出來(lái)的?？煽啃栽O(shè)計(jì)是使產(chǎn)品的可靠性要求在設(shè)計(jì)中得 以落實(shí)的技術(shù)?？煽啃栽O(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的固有可靠性。所謂可靠性是指 產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的使用條件下，完成 規(guī)定功能的能力或性質(zhì)”?？煽啃缘母怕识攘糠Q(chēng)為可靠度。長(zhǎng)期以來(lái)， 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品可靠性理論的成熟，電子產(chǎn)品可靠性 的相對(duì)穩(wěn)定，電子產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)成熟；機(jī)械 可靠性試驗(yàn)技術(shù)則由于存在理論難題而發(fā)展相對(duì)較慢。為了機(jī)械可靠 性的切實(shí)發(fā)展，美國(guó)可靠性分析中心一直

2、堅(jiān)持鼓勵(lì)其組織機(jī)構(gòu)廣泛收 集機(jī)械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)。同時(shí)美國(guó)可靠性分析中心在提到的關(guān)于將來(lái) 安全相關(guān)技術(shù)發(fā)展備選課題，在可靠性領(lǐng)域中把機(jī)械可靠性作為三大 課題（另外兩個(gè)是加速試驗(yàn)和軟件可靠性）之一。機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)是 機(jī)械可靠性技術(shù)中一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，因此被廣泛關(guān)注。機(jī)械可靠性試驗(yàn)的發(fā)展自1946年Freuenthal在國(guó)際上發(fā)表 結(jié)構(gòu)的安全度”一文以來(lái)，可 靠性問(wèn)題開(kāi)始引起學(xué)術(shù)界和工程界的普遍關(guān)注與重視。上世紀(jì)60年代，對(duì)機(jī)械可靠性問(wèn)題引起了各國(guó)廣泛重視并開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)研究， 其中美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本、英國(guó)等國(guó)家對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性進(jìn)行了深入 研究，并在機(jī)械產(chǎn)品可靠性理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面取得了相

3、當(dāng)進(jìn)展：1.1.20世紀(jì)40年代，德國(guó)在V-1火箭研制中，提出了火箭系統(tǒng)的可靠性等于所有元器件可靠度乘積的理論，即把小樣本問(wèn)題轉(zhuǎn)化為大 樣本問(wèn)題進(jìn)行研究。121957年6月4日，美國(guó)的 電子設(shè)備可靠性顧問(wèn)委員會(huì)”發(fā)布 了軍用電子設(shè)備可靠性報(bào)告，提出了可靠性是可建立的、可分配的 及可驗(yàn)證的，從而為可靠性學(xué)科的發(fā)展提出了初步框架。133.20世紀(jì)50年代至60年代，美國(guó)、蘇聯(lián)相繼把可靠性應(yīng)用 于航天計(jì)劃，于是機(jī)械系統(tǒng)的可靠性研究得到發(fā)展，如隨機(jī)載荷下機(jī) 械結(jié)構(gòu)和零件的可靠性，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證等。1.4.日本于20世紀(jì)50年代后期將可靠性技術(shù)推廣到民用工業(yè)， 設(shè)立了可靠性研究機(jī)構(gòu)和可靠

4、性工程控制小組，大大提高了日本產(chǎn)品 的可靠度。NASA在六十年代中期便開(kāi)始了機(jī)械部件的應(yīng)力驗(yàn)證和利用應(yīng)力 強(qiáng)度干涉模型進(jìn)行可靠性概率設(shè)計(jì)的研究。1974年美國(guó)和日本成立了 結(jié)構(gòu)可靠性分析方法研究組，澳大利亞、瑞典航空研究院的一些學(xué)者 也都在專(zhuān)門(mén)研究結(jié)構(gòu)可靠性問(wèn)題。目前在國(guó)外，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)已廣 泛用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機(jī)、艦船、土木工程、核電站、壓力 容器、汽車(chē)、齒輪和軸承等產(chǎn)品中。機(jī)械可靠性試驗(yàn)的特點(diǎn)機(jī)械可靠性發(fā)展緩慢。這主要是由于機(jī)械產(chǎn)品的特殊性。因此也導(dǎo)致了機(jī)械可靠性試驗(yàn)有著自己的特點(diǎn)。主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面:2.1. 一般對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)來(lái)說(shuō)。很難得到較大子樣容 量。并且費(fèi)

5、資、費(fèi)力備件費(fèi)用大，試驗(yàn)周期長(zhǎng)。22機(jī)械失效機(jī)制的多樣性和對(duì)環(huán)境因素的依賴(lài)性，機(jī)械系統(tǒng)中 決定機(jī)械壽命和性能劣化的因素，不僅與應(yīng)力因素有關(guān)，還取決于環(huán) 境因素。同時(shí)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的外場(chǎng)環(huán)境與試驗(yàn)環(huán)境相比更為復(fù)雜、更 為惡劣。23機(jī)械可靠性理論難度大，大多數(shù)電子產(chǎn)品故障多屬隨機(jī)性、 壽命服從指數(shù)分布；而機(jī)械產(chǎn)品的零部件大多是耗損性失效為主，現(xiàn)已 頒發(fā)的一些可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和分析方法或標(biāo)準(zhǔn) ，是根據(jù)電子產(chǎn)品失效 制定的，這些方法或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品不完全適宜。24機(jī)械零部件一般都是為特定用途設(shè)計(jì)，通用性不強(qiáng)，不易積 累共用數(shù)據(jù)。所以缺少數(shù)據(jù)導(dǎo)致非電產(chǎn)品的可靠性評(píng)估遇到困難。2.5 由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的可靠性

6、篩選試驗(yàn)，機(jī)械產(chǎn)品的早期故障不能 應(yīng)用像電子產(chǎn)品經(jīng)過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)排除，這增加了可靠性增長(zhǎng)模 型描述的困難。我國(guó)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀在我國(guó)可靠性研究開(kāi)始于上世紀(jì) 60年代，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠 性研究則起步更晚，20世紀(jì)80年代才得到較快的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)相繼 成立了可靠性研究的相關(guān)協(xié)會(huì)，各有關(guān)院所和高校也開(kāi)展了機(jī)械產(chǎn)品 的可靠性研究，制定了一批可靠性標(biāo)準(zhǔn)，取得了較大的成果。總的來(lái) 看，在有關(guān)院所和高校中機(jī)械可靠、性設(shè)計(jì)理論研究多，但實(shí)際工程 中運(yùn)用少，尤其是在數(shù)據(jù)采集方面與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距不小，有 些成果尚不能完整地、成熟地應(yīng)用在不同的機(jī)械系統(tǒng)中。由于我國(guó)機(jī)械工業(yè)總體水平和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的

7、差異， 和對(duì)于機(jī)械 產(chǎn)品可靠性研究時(shí)間短，造成了我國(guó)機(jī)械行業(yè)可靠性設(shè)計(jì)總體與工業(yè) 發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大。目前我國(guó)的機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)除了歷史原因上的差 距以外，現(xiàn)實(shí)中也存在一些問(wèn)題：許多機(jī)械設(shè)計(jì)人員對(duì)機(jī)械可靠性設(shè) 計(jì)理解不夠，在工作中可靠性設(shè)計(jì)還是沿用了許多電子行業(yè)可靠性設(shè) 計(jì)的方法，對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中使用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)生疏，感到機(jī) 械可靠性設(shè)計(jì)數(shù)理深?yuàn)W，難以定量計(jì)算，面臨一個(gè)知識(shí)更新的問(wèn)題。 在我國(guó)目前的可靠性設(shè)計(jì)手冊(cè)主要適用于電子行業(yè)，缺乏可供機(jī)械可 靠性設(shè)計(jì)實(shí)用的手冊(cè)、規(guī)范和指南，在機(jī)械可靠性數(shù)據(jù)和資料較少情 況下，開(kāi)展機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)存在或多或少的困難；因機(jī)械可靠性試驗(yàn) 研究較少，可靠性試驗(yàn)的周期長(zhǎng)、費(fèi)用高等原因，使得在產(chǎn)品研制的 過(guò)程中不好開(kāi)展機(jī)械可靠性試驗(yàn)。機(jī)械可靠性是邊緣性學(xué)科，其本身內(nèi)涵相當(dāng)豐富，所涉及到的學(xué) 科和專(zhuān)業(yè)比較多。我國(guó)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)在工程實(shí)際中的應(yīng)用尚處在起 步階段。機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法是在常規(guī)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 一種全新的設(shè)計(jì)方法，它將可靠性分析理論與數(shù)學(xué)規(guī)劃方法有機(jī)地結(jié) 合在一起，也就是將可靠性要求作為追求的目標(biāo)或者約束條件，運(yùn)用 最優(yōu)