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。可靠性定量設(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：
1.預防故障設(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。
2.簡化設(shè)計
在滿足預定功能的情況下，機械設(shè)計應力求簡單、零部件的數(shù)量應盡可能減少，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。
3.降額設(shè)計和安全裕度設(shè)計
降額設(shè)計是使零部件的使用應力低于其額定應力的一種設(shè)計方法。降額設(shè)計可以通過降低零件承受的應力或提高零件的強度的辦法來實現(xiàn)。工程經(jīng)驗證明，大多數(shù)機械零件在低于額定承載應力條件下工作時，其故障率較低，可靠性較高。為了找到最佳降額值，需做大量的試驗研究。當機械零部件的載荷應力以及承受這些應力的具體零部件的強度在某一范圍內(nèi)呈不確定分布時，可以采用提高平均強度（如通過大加安全系數(shù)實現(xiàn)）、降低平均應力，減少應力變化（如通過對使用條件的限制實現(xiàn)）和減少強度變化（如合理選擇工藝方法，嚴格控制整個加工過程，或通過檢驗或試驗剔除不合格的零件）等方法來提高可靠性。對于涉及安全的重要零部件，還可以采用極限設(shè)計方法，以保證其在最惡劣的極限狀態(tài)下也不會發(fā)生故障。
4.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)，但應該注意，余度設(shè)計往往使整機的體積、重量、費用均相應增加。余度設(shè)計提高了機械系統(tǒng)的任務可靠度，但基本可靠性相應降低了，因此采用余度設(shè)計時要慎重。
5.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)境和適應環(huán)境三方面加以考慮。認識環(huán)境指的是：不應只注意產(chǎn)品的工作環(huán)境和維修環(huán)境，還應了解產(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。控制環(huán)境指的是：在條件允許時，應在小范圍內(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。
6.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。
7.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。
8.概率設(shè)計法
概率設(shè)計法是以應力一強度干涉理論著基礎(chǔ)的，應力一強度干涉理論將應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。
9.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。
10.模擬方法設(shè)計
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，模擬方法日趨完善，它不但可用于機械零件的可靠性定量設(shè)計，也可用于系統(tǒng)級的可靠性定量設(shè)計。
當然，機械可靠性設(shè)計的方法絕不能離開傳統(tǒng)的機械設(shè)計和其它的一些優(yōu)化設(shè)計方法，如機械計算機輔助設(shè)計、有限元分析等。
您是第位訪客
