機(jī)械可靠性設(shè)計

1、機(jī)械可靠性設(shè)計概述 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級：機(jī)制（2）班 組 員： 陳亞超 44 黃佳輝 蘆朝暉 摘 要可靠性就是產(chǎn)品在規(guī)定的時間和規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力，無論任何產(chǎn)品或是零件能否在復(fù)雜多變的環(huán)境下發(fā)揮其應(yīng)有的功能是至關(guān)重要的，目前幾乎所以的機(jī)器在設(shè)計制造的過程中都必須考慮其可靠性，可靠性設(shè)計已經(jīng)變得越來越重要，怎樣合理的采用科學(xué)的可靠性設(shè)計方法使機(jī)器能夠在要求的工作環(huán)境下不會失效損壞是設(shè)計中必須考慮的重要問題，只有這樣才能提高和穩(wěn)定產(chǎn)品的可靠性。關(guān)鍵詞： 可靠性 發(fā)展趨勢 設(shè)計方法 意義 原理 正文 機(jī)械可靠性設(shè)計的目的就是確保其設(shè)計的機(jī)械零件能夠在規(guī)定的工作時間，規(guī)

2、定的條件下完成規(guī)定的功能。機(jī)械產(chǎn)品是在綜合學(xué)科交叉作用下的高新技術(shù)的衍生物，其主要功效就是實現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)行過程中的安全性、可靠性1。一個產(chǎn)品如果無法保證其運(yùn)作的穩(wěn)定性，將會極大的威脅到人生安全，而且穩(wěn)定性也是對產(chǎn)品質(zhì)量的一種保證。一 機(jī)械可靠性設(shè)計研究發(fā)展?fàn)顩r 國內(nèi)主要的可靠性研究機(jī)構(gòu)有中國賽寶實驗室（CEPREI，工業(yè)和信息化部電子第五研究所）、摩爾實驗室（MORLAB）等。中國賽寶實驗室是中國唯一專業(yè)進(jìn)行電子產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性研究的權(quán)威機(jī)構(gòu)。可靠性研究分析中心（RAC）是中國賽寶實驗室的核心技術(shù)部門，是按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO17025管理和運(yùn)行的實驗室，主要開展電子產(chǎn)品失效分析、破壞性物理分析、電子制

3、造技術(shù)服務(wù)、電子產(chǎn)品污染控制技術(shù)項目等。經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展，分析中心在電子材料、元器件、封裝、組裝和電子輔料的質(zhì)量與可靠性方面，具有完善的檢測、分析和試驗?zāi)芰?；開展有毒有害物質(zhì)（RoHS）、環(huán)境評估與監(jiān)測、ODS替代技術(shù)檢測等方面的技術(shù)服務(wù)，是目前國內(nèi)最先進(jìn)、綜合技術(shù)能力最強(qiáng)的電子制造技術(shù)支持實驗室和環(huán)保檢測實驗室。摩爾實驗室中的可靠性實驗室主要實驗為：氣候環(huán)境實驗、機(jī)械環(huán)境實驗、高溫可靠性實驗。環(huán)境試驗室擁有一批國際、國內(nèi)著名的專業(yè)環(huán)境試驗設(shè)備制造商生產(chǎn)的氣候環(huán)境試驗設(shè)備；設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、功能齊全，可編程控制，自動繪制試驗曲線；可按IEC、ISO等國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、行業(yè)標(biāo)

4、準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及客戶的要求進(jìn)行高溫、低溫、恒溫恒濕、交變濕熱、溫度變化、溫度/濕度組合循環(huán)、低氣壓等氣候環(huán)境試驗。環(huán)境試驗室還擁有面積40余平方米的具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的大型淋雨試驗室，配備了可編程控制、不銹鋼材料的垂直淋雨、擺管淋雨、花灑淋雨、防噴、防濺、水密等防水試驗設(shè)備，可按IEC、ISO等國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及客可按國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和客戶的要求對音視頻產(chǎn)品、信息技術(shù)產(chǎn)品及其它電子產(chǎn)品進(jìn)行高溫可靠性試驗。國外有許多可靠性的認(rèn)證機(jī)構(gòu)如德國的TUV認(rèn)證、美國的UL認(rèn)證。TV 南德意志集團(tuán)是國際化的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，提供專業(yè)管理體系認(rèn)證服務(wù)。TV南德掌握了專業(yè)的國際管理體

5、系審核認(rèn)證技能，對質(zhì)量，環(huán)境，能源，安全，風(fēng)險，健康，教育，商業(yè)連續(xù)性以及社會責(zé)任感等方面進(jìn)行檢測認(rèn)證。涉及的領(lǐng)域包括汽車，鐵路，航空，機(jī)械工程，信息技術(shù)，銀行，金融和健康服務(wù)。UL是美國保險商實驗室的簡寫（Underwrites Laboratories Inc.），它是世界上最大的從事安全試驗和鑒定的民間機(jī)構(gòu)之一。在100多年的發(fā)展過程中，其自身形成了一套嚴(yán)密的組織管理體制、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)和產(chǎn)品認(rèn)證程序。是一個獨立的、非盈利的、為公共安全做試驗的專業(yè)機(jī)構(gòu)。它采用科學(xué)的方法來研究確定各種材料、裝置、產(chǎn)品、設(shè)備、建筑等對生命、財產(chǎn)有無危害；確定和編寫、發(fā)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和有助于減少及防止造成生命財產(chǎn)受到

6、損失的資料。二、什么是可靠性設(shè)計按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性就是產(chǎn)品在規(guī)定的時間和規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力2?？煽啃栽O(shè)計就是在設(shè)計過程中考慮產(chǎn)品將來會遇到的環(huán)境變量，在一定要求下通過科學(xué)的設(shè)計方法保證產(chǎn)品可靠性的設(shè)計。隨著科技的發(fā)展，可靠性設(shè)計越來越重要，可靠性設(shè)計會不僅直接關(guān)系到機(jī)械的可靠性，也在使用環(huán)境、制作工藝和制造過程中對機(jī)械產(chǎn)品的可靠性起到關(guān)鍵作用。機(jī)械可靠性包括機(jī)構(gòu)可靠性和結(jié)構(gòu)可靠性。機(jī)構(gòu)可靠性主要是研究機(jī)構(gòu)在運(yùn)作過程中由于運(yùn)動學(xué)問題而引起的故障；而結(jié)構(gòu)可靠性則主要研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及由于載荷的影響使之疲勞、磨損、斷裂等引起的失效2。機(jī)械可靠性設(shè)計包括定性可靠性設(shè)計和定量可靠性設(shè)計

7、。定性可靠性設(shè)計是在進(jìn)行故障模式影響及危害性分析的基礎(chǔ)上，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(dá)到可靠的目的；定量可靠性設(shè)計是充分掌握所設(shè)計零件的強(qiáng)度分布和應(yīng)力分布以及各種設(shè)計參數(shù)的隨機(jī)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。三、機(jī)械可靠性設(shè)計方法 機(jī)械可靠性的設(shè)計方法在機(jī)構(gòu)可靠性設(shè)計和結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計中被大量采用。通過查閱資料我了解到機(jī)械可靠性設(shè)計方法主要有：1、簡化設(shè)計2、余度設(shè)計3、耐環(huán)境設(shè)計、4、預(yù)防故障設(shè)計3。簡化設(shè)計：機(jī)械設(shè)計在滿足預(yù)定功能的情況下，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，更是

8、提高可靠性減少故障的最有效方法。余度設(shè)計：就是對完成規(guī)定功能設(shè)置重復(fù)的結(jié)構(gòu)、備件等，以保證局部發(fā)生失效時，系統(tǒng)仍能完成規(guī)定功能的設(shè)計。這種設(shè)計方法提高了機(jī)械系統(tǒng)的任務(wù)可靠度，但基本可靠性卻相應(yīng)降低了，因此考慮采用余度設(shè)計時務(wù)必要慎重。耐環(huán)境設(shè)計：是在設(shè)計時應(yīng)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、振動影響、運(yùn)輸時的沖擊、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。預(yù)防故障設(shè)計：機(jī)械產(chǎn)品一般屬于串聯(lián)系統(tǒng).要提高整體的可靠性，首先應(yīng)從零部件的嚴(yán)格選擇和控制做起。 其中余度設(shè)計在我的理解中就是提高了機(jī)器的容錯率，在某個構(gòu)件失效或者損壞時系統(tǒng)能夠通過其他備件來接替這

9、個失效的構(gòu)件，使機(jī)器仍舊能夠正常運(yùn)行，這樣就大大提高和穩(wěn)定了機(jī)器的穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品的可靠性，是可靠性設(shè)計方法中的一種重要設(shè)計方法。四、機(jī)械零件可靠性設(shè)計原理與可靠度計算方法 在機(jī)械產(chǎn)品實際生產(chǎn)中，存在著許多不確定的因素，而機(jī)械零件可靠性的設(shè)計離不開對不確定因素的分析4。在過去，最常用的機(jī)械零件可靠性的設(shè)計方法便是概率論的應(yīng)用，其在可靠性評估方面有所成效，但隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，概率論的應(yīng)用已經(jīng)無法滿足新時代人們對機(jī)械零件可靠性設(shè)計的探索。其認(rèn)為在機(jī)械零件可靠性的設(shè)計中，存在著重要的信息即模糊信息。因而，必須突破傳統(tǒng)的機(jī)械零件可靠性的設(shè)計方法，創(chuàng)新可靠性的設(shè)計理論，以使其更符合現(xiàn)

10、代化的要求。機(jī)械零件可靠性設(shè)計原理是基于強(qiáng)度分布干涉理論而形成的。機(jī)械零件的強(qiáng)度受到許多因素的影響，屬于隨即變量，而其應(yīng)力也同樣受到各方面因素的影響，亦屬于隨即變量。我們可將這兩種隨即變量，設(shè)立函數(shù)，將其放在同一坐標(biāo)系中經(jīng)行研究，分析其相匯交的區(qū)域，即表示機(jī)械零件可能失去功效的區(qū)域，稱之為干涉區(qū)。通過對干涉區(qū)的分析和調(diào)查，我們可以有效地計算出機(jī)械零件的失效率以及其可靠度，從而經(jīng)行科學(xué)的機(jī)械零件可靠性設(shè)計。目前可靠度計算方法有通過建立數(shù)學(xué)模型，將環(huán)境中的載荷壓強(qiáng)等變量轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)變量，模擬機(jī)器現(xiàn)實中的運(yùn)行條件，通過MATLAB等計算工具處理數(shù)學(xué)模型，從而獲得有用的數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出可靠度。五、可靠性設(shè)計的重要意義 只有使機(jī)械具有合理的可靠性，才能使其充分發(fā)揮出最大的功能性，可以說。機(jī)械的可靠性直接關(guān)乎到機(jī)械的使用安全性和工作效率，因此，對機(jī)械經(jīng)行可靠性設(shè)計意義深遠(yuǎn)；一方面，由于有些機(jī)械經(jīng)行施工的作業(yè)條件比較復(fù)雜，對鉆探機(jī)械進(jìn)行可靠性設(shè)計可以減少或者避免施工環(huán)境損害機(jī)械的有效功能性；另一方面，可靠性設(shè)計可以避免或者降低機(jī)械出現(xiàn)故障的發(fā)生率，進(jìn)而為保證機(jī)械的使用壽命提供保障。此外，對機(jī)械經(jīng)行可靠性的優(yōu)化設(shè)計