機械可靠性的設(shè)計方法

1、機械可靠性一般可分為結(jié)構(gòu)可靠性和機構(gòu)可靠性。結(jié)構(gòu)可靠性主要考慮機械結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)在動作過程由于運動學問題而引起的故障。機械可靠性設(shè)計可分為定性可靠性設(shè)計和定量可靠性設(shè)計。所謂定性可靠性設(shè)計就是在進行故障模式影響及危害性分析的基礎(chǔ)上，有針對性地應(yīng)用成功的設(shè)計經(jīng)驗使所設(shè)計的產(chǎn) 品達到可靠的目的。所謂定量可靠性設(shè)計就是充分掌握所設(shè)計零件的強度分布和應(yīng)力分布以 及各種設(shè)計參數(shù)的隨機性基礎(chǔ)上，通過建立隱式極限狀態(tài)函數(shù)或顯式極限狀態(tài)函數(shù)的關(guān)系設(shè) 計出滿足規(guī)定可靠性要求的產(chǎn)品。機械可靠性設(shè)計方法是常

2、用的方法，是目前開展機械可靠性設(shè)計的一種最直接有效的 方法，無論結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計還是機構(gòu)可靠性設(shè)計都是大量采用的常用方法?？煽啃远吭O(shè)計 雖然可以按照可靠性指標設(shè)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(shù)據(jù)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(yīng)用，一般在 關(guān)鍵或重要的零部件的設(shè)計時采用。機械可靠性設(shè)計由于產(chǎn)品的不同和構(gòu)成的差異，可以采用的可靠性設(shè)計方法有：預(yù)防故障設(shè)計機械產(chǎn)品一般屬于串聯(lián)系統(tǒng).要提高整機可靠性，首先應(yīng)從零部件的嚴格選擇和控制做起。例如，優(yōu)先選用標準件和通用件；選用經(jīng)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

3、運用故障分析的成果，采用成熟的經(jīng)驗或經(jīng)分析試驗驗證后 的方案。簡化設(shè)計在滿足預(yù)定功能的情況下，機械設(shè)計應(yīng)力求簡單、零部件的數(shù)量應(yīng)盡可能減少，越簡 單越可靠是可靠性設(shè)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(zhí)行超常功能或在高應(yīng)力的條件下工作。否則，簡化設(shè)計將達不到提 高可靠性的目的。余度設(shè)計余度設(shè)計是對完成規(guī)定功能設(shè)置重復的結(jié)構(gòu)、備件等，以備局部發(fā)生失效時，整機或系統(tǒng)仍不致于發(fā)生喪失規(guī)定功能的設(shè)計。當某部分可靠性要求很高，但目前的技術(shù)水平很難 滿足，比如采用降額設(shè)計、簡化設(shè)計等可靠性設(shè)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

4、復配置還高時，余度技術(shù)可能成為叭一或較好的一種設(shè)計方 法，例如采用雙泵或雙發(fā)動機配置的機械系統(tǒng)，但應(yīng)該注意，余度設(shè)計往往使整機的體積、 重量、費用均相應(yīng)增加。余度設(shè)計提高了機械系統(tǒng)的任務(wù)可靠度，但基本可靠性相應(yīng)降低了， 因此采用余度設(shè)計時要慎重。耐環(huán)境設(shè)計耐環(huán)境設(shè)計是在設(shè)計時就考慮產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境影響，例如裝配、運輸時的沖擊，振動影響，貯存時的溫度、濕度、霉菌等影響，使用時的氣候、沙塵 振動等影響。因此，必須慎重選擇設(shè)計方案，采取必要的保護措施，減少或消除有害環(huán)境的 影響。具體地講，可以從認識環(huán)境、控制環(huán)境和適應(yīng)環(huán)境三方面加以考慮。認識環(huán)境指的是： 不應(yīng)只注意產(chǎn)品的工作環(huán)

5、境和維修環(huán)境，還應(yīng)了解產(chǎn)品的安裝、貯存、運輸?shù)沫h(huán)境。在設(shè)計 和試驗過程中必須同時考慮單一環(huán)境和組合環(huán)境兩種環(huán)境條件;不應(yīng)只關(guān)心產(chǎn)品所處的自然 環(huán)境，還要考慮使用過程所誘發(fā)出的環(huán)境?？刂骗h(huán)境指的是：在條件允許時，應(yīng)在小范圍內(nèi) 為所設(shè)計的零部件創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境條件，或人為地改變對產(chǎn)品可靠性不利的環(huán)境因 素。適應(yīng)環(huán)境指的是：在無法對所有環(huán)境條件進行人為控制時，在設(shè)計方案、材料選擇、表面處理、涂層防護等方面采取措施，以提高機械零部件本身耐環(huán)境的能力。/P人機工程設(shè)計人機工程設(shè)計的目的是為減少使用中人的差錯，發(fā)揮人和機器各自的特點以提高機械產(chǎn)品的可靠性。當然，人為差錯除了人自身的原因外，操縱臺、控

6、制及操縱環(huán)境等也與人的 誤操作有密切的關(guān)系。因此，人機工程設(shè)計是要保證系統(tǒng)向人傳達的住處的可靠性。例如， 指示系統(tǒng)不僅顯示器靠，而且顯示的方式、顯示器的配置等都使人易于無誤地接受；二是控 制、操縱系統(tǒng)可靠，不僅儀器及機械有滿意的精度，而且適于人的使用習慣，便于識別操作， 不易出錯，與安全有關(guān)的，更應(yīng)有防誤操作設(shè)計；三是設(shè)計的操作環(huán)境盡量適合于人的工作 需要，減少引起疲勞、干擾操作的因素，如溫度、濕度、氣壓、光線、色彩、噪聲、振動、 沙塵、空間等。健壯性設(shè)計健壯性設(shè)計最有代表性的方法是日本田口玄一博士創(chuàng)立的田口方法，即所謂的一個產(chǎn) 品的設(shè)計應(yīng)由系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計的三次設(shè)計來完成，這是一種在設(shè)計過程中充 分考虛影響其可靠性的內(nèi)外干擾而進行的一種優(yōu)化設(shè)計。這種方法已被美國空軍制定的 RM2000年中作為一種抗變異設(shè)計以及提高可靠性的有效方法。概率設(shè)計法概率設(shè)計法是以應(yīng)力一強度干涉理論著基礎(chǔ)的，應(yīng)力一強度干涉理論將應(yīng)力和強度作 為服從一定分布的隨機變量處理。本書第3、4章將介紹這方面內(nèi)容。權(quán)衡設(shè)計權(quán)衡設(shè)計是指在可靠性、維修性、安全性、功能重量、體積、成本等之間進行綜合權(quán) 衡，以求得最佳的結(jié)果。模擬方法設(shè)計隨著計算機技術(shù)的發(fā)