機(jī)械可靠性設(shè)計發(fā)展及現(xiàn)狀

1、機(jī)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(diǎn)。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?？煽啃栽O(shè)計是使產(chǎn)品的可靠性要求在設(shè)計中得以落實(shí)的技術(shù)?？煽啃栽O(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(yàn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對成熟；機(jī)械可靠性試驗(yàn)技術(shù)則由于存在理論難題而發(fā)展相對較慢。為了機(jī)械可靠性的切實(shí)發(fā)展，美國可靠性分析中心一直堅(jiān)持鼓勵其組織機(jī)

2、構(gòu)廣泛收集機(jī)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(jī)械可靠性作為三大課題（另外兩個是加速試驗(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)中一個關(guān)鍵的問題，因此被廣泛關(guān)注。機(jī)械可靠性試驗(yàn)的發(fā)展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(jī)械可靠性問題引起了各國廣泛重視并開始對其進(jìn)行了系統(tǒng)研究，其中美國、前蘇聯(lián)、日本、英國等國家對機(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)用方面取得了相當(dāng)進(jìn)展：1.4.日本于20世紀(jì)5

3、0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)和可靠性工程控制小組，大大提高了日本產(chǎn)品的可靠度。NAS的六十年代中期便開始了機(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(jī)械可靠性設(shè)計已廣泛用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機(jī)、艦船、土木工程、核電站、壓力容器、汽車、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)在下面幾個方面：2.1. 一般對于機(jī)械產(chǎn)

4、品的可靠性試驗(yàn)來說。很難得到較大子樣容量。并且費(fèi)資、費(fèi)力備件費(fèi)用大，試驗(yàn)周期長。2.2. 機(jī)械失效機(jī)制的多樣性和對環(huán)境因素的依賴性，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。同時對于機(jī)械產(chǎn)品的外場環(huán)境與試驗(yàn)環(huán)境相比更為復(fù)雜、更為惡劣。2.3. 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、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)對機(jī)械類產(chǎn)品不完全適宜。2.4. 機(jī)械零部件一般都是為特定用途設(shè)計，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

5、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(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)過環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)排除，這增加了可靠性增長模型描述的困難。我國機(jī)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(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，各有關(guān)院所和高校也開展了機(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?？偟膩砜?，在有關(guān)院所和高校中機(jī)械可靠、性設(shè)計理論研究多，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

6、國機(jī)械工業(yè)總體水平和工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差異，和對于機(jī)械產(chǎn)品可靠性研究時間短，造成了我國機(jī)械行業(yè)可靠性設(shè)計總體與工業(yè)發(fā)達(dá)國家差距較大。目前我國的機(jī)械可靠性設(shè)計除了歷史原因上的差距以外，現(xiàn)實(shí)中也存在一些問題：許多機(jī)械設(shè)計人員對機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械可靠性設(shè)計實(shí)用的手冊、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，開展機(jī)械可靠性設(shè)計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、費(fèi)用高等原因，使得在產(chǎn)品研制的過程中不好開展機(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)科和專業(yè)比較多。我國機(jī)械可靠性設(shè)計在工程實(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(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)化方法得到在概率意義下的最佳設(shè)