機械可靠性設(shè)計發(fā)展及現(xiàn)狀

1、機械可靠性設(shè)計發(fā)展及現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)品的可靠性也越來越成為產(chǎn)品競爭的焦點。產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的，生產(chǎn)出來的，管理出來的。可靠性設(shè)計是使產(chǎn)品的可靠性要求在設(shè)計中得以落實的技術(shù)。可靠性設(shè)計決定了產(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為可靠度。長期以來，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)品可靠性的相對穩(wěn)定，電子產(chǎn)品的可靠性試驗技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對成熟；機械可靠性試驗技術(shù)則由于存在理論難題而發(fā)展相對較慢。為了機械可靠性的切實發(fā)展，美國可靠性分析中心一直堅持鼓勵其組織機

2、構(gòu)廣泛收集機械產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)。同時美國可靠性分析中心在提到的關(guān)于將來安全相關(guān)技術(shù)發(fā)展備選課題，在可靠性領(lǐng)域中把機械可靠性作為三大課題( 另外兩個是加速試驗和軟件可靠性) 之一。機械可靠性試驗技術(shù)是機械可靠性技術(shù)中一個關(guān)鍵的問題，因此被廣泛關(guān)注。機械可靠性試驗的發(fā)展自1946 年freuenthal在國際上發(fā)表結(jié)構(gòu)的安全度一文以來，可靠性問題開始引起學(xué)術(shù)界和工程界的普遍關(guān)注與重視。上世紀(jì)60 年代，對機械可靠性問題引起了各國廣泛重視并開始對其進行了系統(tǒng)研究，其中美國、前蘇聯(lián)、日本、英國等國家對機械產(chǎn)品可靠性進行了深入研究，并在機械產(chǎn)品可靠性理論研究和實際應(yīng)用方面取得了相當(dāng)進展：1.1.20世紀(jì)4

3、0年代，德國在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，即把小樣本問題轉(zhuǎn)化為大樣本問題進行研究。1.2.1957年6月4日，美國的電子設(shè)備可靠性顧問委員會發(fā)布了軍用電子設(shè)備可靠性報告，提出了可靠性是可建立的、可分配的及可驗證的，從而為可靠性學(xué)科的發(fā)展提出了初步框架。1.3.3.20世紀(jì)50年代至60年代，美國、蘇聯(lián)相繼把可靠性應(yīng)用于航天計劃，于是機械系統(tǒng)的可靠性研究得到發(fā)展，如隨機載荷下機械結(jié)構(gòu)和零件的可靠性，機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計、試驗驗證等。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)立了可靠性研究機構(gòu)和可靠性工程控制小組，大大提高了日本產(chǎn)品

4、的可靠度。nasa 在六十年代中期便開始了機械部件的應(yīng)力驗證和利用應(yīng)力強度干涉模型進行可靠性概率設(shè)計的研究。1974年美國和日本成立了結(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)者也都在專門研究結(jié)構(gòu)可靠性問題。目前在國外，機械可靠性設(shè)計已廣泛用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機、艦船、土木工程、核電站、壓力容器、汽車、齒輪和軸承等產(chǎn)品中。機械可靠性試驗的特點機械可靠性發(fā)展緩慢。這主要是由于機械產(chǎn)品的特殊性。因此也導(dǎo)致了機械可靠性試驗有著自己的特點。主要表現(xiàn)在下面幾個方面：2.1.一般對于機械產(chǎn)品的可靠性試驗來說。很難得到較大子樣容量。并且費資、費力備件費用大，試驗周期長。2.2.機械失效

5、機制的多樣性和對環(huán)境因素的依賴性，機械系統(tǒng)中決定機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。同時對于機械產(chǎn)品的外場環(huán)境與試驗環(huán)境相比更為復(fù)雜、更為惡劣。2.3.機械可靠性理論難度大，大多數(shù)電子產(chǎn)品故障多屬隨機性、壽命服從指數(shù)分布; 而機械產(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、試驗和分析方法或標(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)對機械類產(chǎn)品不完全適宜。2.4.機械零部件一般都是為特定用途設(shè)計，通用性不強，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)品的可靠性評估遇到困難。2.5.由于沒有標(biāo)準(zhǔn)的可靠性篩選試驗，機械產(chǎn)品的早期故障不能應(yīng)用像電子產(chǎn)品經(jīng)

6、過環(huán)境應(yīng)力篩選試驗排除，這增加了可靠性增長模型描述的困難。我國機械可靠性設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀在我國可靠性研究開始于上世紀(jì)60年代，對于機械產(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，機械行業(yè)相繼成立了可靠性研究的相關(guān)協(xié)會，各有關(guān)院所和高校也開展了機械產(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?？偟膩砜?，在有關(guān)院所和高校中機械可靠、性設(shè)計理論研究多，但實際工程中運用少，尤其是在數(shù)據(jù)采集方面與西方發(fā)達國家相比差距不小，有些成果尚不能完整地、成熟地應(yīng)用在不同的機械系統(tǒng)中。由于我國機械工業(yè)總體水平和工業(yè)發(fā)達國家的差異，和對于機械產(chǎn)品可靠性研究時間短，造成了我國機械行業(yè)可靠性設(shè)計

7、總體與工業(yè)發(fā)達國家差距較大。目前我國的機械可靠性設(shè)計除了歷史原因上的差距以外，現(xiàn)實中也存在一些問題：許多機械設(shè)計人員對機械可靠性設(shè)計理解不夠，在工作中可靠性設(shè)計還是沿用了許多電子行業(yè)可靠性設(shè)計的方法，對機械可靠性設(shè)計中使用概率論和數(shù)理統(tǒng)計生疏，感到機械可靠性設(shè)計數(shù)理深奧，難以定量計算，面臨一個知識更新的問題。在我國目前的可靠性設(shè)計手冊主要適用于電子行業(yè)，缺乏可供機械可靠性設(shè)計實用的手冊、規(guī)范和指南，在機械可靠性數(shù)據(jù)和資料較少情況下，開展機械可靠性設(shè)計存在或多或少的困難；因機械可靠性試驗研究較少，可靠性試驗的周期長、費用高等原因，使得在產(chǎn)品研制的過程中不好開展機械可靠性試驗。 機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)科和專業(yè)比較多。我國機械可靠性設(shè)計在工程實際中的應(yīng)用尚處在起步階段。機械可靠性設(shè)計方法是在常規(guī)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全新的設(shè)計方法，它將可靠性分析理論與數(shù)學(xué)規(guī)劃方法有機地結(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，運用最優(yōu)化方