递进型设计（精选三篇）
递进型设计 篇1
1 机械可靠性设计内涵及发展
机械可靠性, 即在规定的使用条件和时间内, 机械产品在完成所规定功能的能力。 作为机械设计的主要目的之一, 产品的可靠性必须在产品的设计和研制过程中予以充分考虑, 从而为机械制造与管理提供可靠保障, 最终实现提高产品质量和作业效率, 并降低产品成本的目标, 可靠性设计的思想始于二十世纪四十年代, 最初, 以结构安全度作为主要研究内容, 例如, Monte模拟法以及矩方法和响应面法等均是可靠性设计领域的相关研究[1]。 近50 年, 在机械设计领域出现了大量的现代设计科学方法, 其中, 尤以计算机辅助、优化设计和可靠性设计最为突出。 可靠性设计的产生是机械设计领域中的重大变革, 特别是对于结构复杂和具有较高使用条件的机械设计产品, 可靠性的设计更是改变了传统机械设计难度大、产品质量低和生产周期长的状况。
2 机械可靠性设计流程分析
2.1 机械可靠性设计的两种方式
就现阶段而言, 机械可靠性设计主要包括两种方式, 分别为模型规划和物理力学设计。 首先, 对模型规划设计进行分析, 其通过将机械结构制备的结果进行整合并将其转化成固定结构的模型框架, 进而对所转化的模型开展现场模拟训练, 并将相关问题进行规划、查找和解决。 基于模型规划的可靠性设计方向主要包括: ( 1) 以期限内涵对机械部件、产品内部的稳定作用进行设计补充, 由于产品的各类质量问题大都会因其生产工期的变化而呈现出不同形式, 而因使用过度产生的消耗问题便可被归纳到此设计补充范围内; ( 2) 将机械可靠性视为产品生产制造过程中某类偶然因素产生的结果, 而失效则是因偶然因素不出现而产生的状况, 故可借助随机事件发生的概率对机械可靠度进行计算[2]。
其次, 对基于物理力学的可靠性设计进行分析, 其主要包括两个方向, 分别为: ( 1) 应力- 强度干涉模型法, 此方法认为对机械产品失效原因为, 作用于产品的应力超出了产品自身的强度, 故可靠性实际上就是产品强度大于作用在其上应力的概率; ( 2) 基于物理力学的可靠性设计将机械产品可靠度定义为, 产品生产制造时, 随机场或随机过程不超过所规定任务水平的几率。
2.2 机械可靠性调整改造
几乎所有机械产品的技术支持方案均需要予以全程管控, 且管控的周期也大都贯穿方案制定到实施结束的全过程, 此的, 在方案制定与实施过程中还需要辅以相应高科技设备提供保障。 随着新兴科技项目种类和产品的不断增加, 以科学技术为依托的机械产品结构的过度进程也得以迅速提升, 同时, 研制过程中的各类内部操作程序也逐渐增加。 但需要说明的是, 为了促进企业市场竞争力的提升, 其需要在机械产品的样式、种类和质量与寿命等方面进行严格把关[3]。 基于此, 工业技术人员, 特别是机械设计和制造人员需要在充分了解和掌握各类细节要素的基础上, 对机械制造的时间进行严格控制, 通过调整和完善机械产品运行的稳定性和延长产品的使用寿命, 为企业利益最大化的实现提供可靠保障。
2.3 可靠性灵敏度设计
灵敏度分析是机械产品优化设计以及结构参数识别和系统动力控制中的关键环节, 对于较为复杂的机械产品的系统进行分析可知, 其具有较多的物理、集合参数, 在设计过程中, 技术人员大都会对机械产品的特性对此类参数的敏感程度进行研究, 从而对参数变化而引起的特性效果予以分析, 找到机械产品随参数变化的改变量, 并开展重分析与再设计等工作, 从整体上确保机械产品的各类特性和质量达到最佳, 以达到优化产品性能和延长其使用寿命的目的[4]。 在进行机械产品可靠灵敏度设计的过程中, 若某个因素对产品的失效具有较大影响, 故在实际设计和制造时便需要对其进行严格控制, 使其变化的幅度或范围尽可能的小, 从而确保机械产品具有良好的可靠性。 若某因素的变化对产品可靠性的影响并不显著, 则在对机械产品开展可靠性设计过程中, 便可将其作为确定的量值进行处理, 从而降低产品结构和性能分析的复杂性。
2.4 可靠性稳健设计
作为一种具有较低成本和较高质量的设计方式, 可靠性稳健设计通过对机械产品的性能以及成本和质量等进行综合分析, 进而对最佳设计方案予以确定, 以达到有效提高产品质量和降低制造成本的目的。 目前, 机械产品稳健设计的一类最有效的方法为, 基于极小化灵敏度的稳健设计, 即在对机械产品进行设计时, 通过率先对其可靠性灵敏度进行分析, 从而将产品自身的质量对各种不确定因素的敏感性达到最小, 以此来提高产品的稳健性。 具体思想为, 当产品设计过程中, 相关参数产生微小变差时, 无论是在制造, 还是在使用中均能够确保产品的稳健性, 从而降低因产品质量而产生的企业效益损失和社会经济损失。 此类方法的优势在于, 技术人员能够设计出具有更大容错量的产品, 且产品的成本也能够被控制在合理范围内, 从而使其所设计出的机械产品能够对相关参数的变化具有良好的不敏感性, 即稳健性。
3 结论
本文通过对机械可靠性设计的内涵与发展情况进行阐述和说明, 在对其模型规划与物理力学两种可靠性设计方式予以分析的基础上, 分别从机械可靠性的调整改造以及灵敏度和稳健性分析等方面对其设计流程做出了系统探究。 研究结果表明, 通过机械可靠性设计, 能够有效延长机械产品寿命并降低企业成本, 对于提高机械产品质量和可靠性, 促进企业的健康、稳定发展具有重要的现实意义。
摘要：对机械可靠性设计进行分析可知, 其主要职责为以可靠性试验和故障物理学作为研究基础, 进而为数学力学模型的制备与演示提供科学依据, 以确保所生产的机械产品具有较强的稳定性和过硬的质量。基于此, 本文通过对机械可靠性设计的发展进行分析, 进而对机械可靠性的设计流程展开了深入研究, 以期为提高机械产品的稳定性和确保机械产品质量提供参考依据。
关键词：机械产品,可靠性设计,灵敏度,稳健性
参考文献
[1]于志.分析机械可靠性设计的内涵与递进[J].黑龙江科技信息, 2013, 10 (12) :97.
[2]邓宇.关于机械可靠性设计的内涵分析[J].电子世界, 2014, 10 (05) :448.
[3]王爱民, 刘洋.机械可靠性设计的内涵与发展[J].橡塑技术与装备, 2015, 10 (23) :49-50.
机械可靠性设计的内涵与递进 篇2
关键词：机械可靠性；机械设计；概率设计法；稳健性设计法
中图分类号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0010-02
现代社会，科学技术日新月异，在对产品的质量提出更高要求的同时，可靠性这一概念在工程科学领域越来越受到重视。机械结构可靠程度直接由其设计决定，而在设计时要充分考虑结构的可靠性。与西方发达国家相比，我国机械结构的设计水平还处于比较低端的水平，而要实现机械制造业的快速、健康发展，不断提升产品质量，在国际竞争中取得质量优势，增强企业的国际竞争力，政府和企业必须足够重视对机械可靠性技术研发，提升设计水平。另外，世贸组织推行的关于机械产品的强制认证制度更从参与国际竞争的要求角度对机械产品的质量提出了更高的要求，加剧了激烈竞争的程度。这一切都显示出，研究机械可靠性技术是势在必行的。
1 机械可靠性概述及发展现状
何为可靠性？可靠性实际上指的是产品在特定的环境条件和工作条件下，在规定的任务时间范围内能够完成规定功能的连续性和重复性的能力。20世纪20年代，对于可靠性技术的研究就已经开始，到20世纪40年代，才应用于结构工程设计之中。可靠性技术要依赖于概率统计和随机过程理论，通过结构分析技术，来达到对结构系统可靠度的进行估计。通过研究和生产实践，国内外一致认为，机械结构的设计是保证其可靠性的决定性因素，而制造安装和管理是重要支撑。因而，为了保证机械结构的安全可靠，提升工业的发展水平，并进而优化产业内结构，在机械结构的设计过程中，对于概率设计理论的研究，可靠性技术的应用就显得十分重要。正是基于这样的需求，可靠性分析与设计方法得到了快速发展。
对于机械可靠性技术的研究，我国目前已经取得了一定的成果。此类研究活动主要集中在高校和专业性的研究机构，有很多科技工程领域的研究人员参与到研究之中，并由不少的设计人员从事着实际设计实践活动。经过研究工作者的辛勤耕耘，已经出现了颇具价值的专业著作、学术报告、教学教材。然而，相比较国际先进水平，在这方面依然存在巨大的差距。我国关于可靠性各方各面的研究和实践还处于初级起步阶段，水平还亟待提高。从机械可靠性技术研究方面而言，尚处于探索初期；从管理体系而言，在我国的企业中还没有建立起可靠性管理体系；从设计方面而言，设计技术没有得到推广使用。造成这些问题的原因是多方面的，主要有可靠性理论的研究时间短，且没有得到广泛传播；设计人员对于设计方法的理解和掌握水平较低；企业缺乏自主创新能力，忽视对自主研发能力的投入，从而造成我国虽然是一个机械制造大国，但是由于缺乏可靠性核心技术，而不能跻身制造强国，进而对我国的经济发展状况产生影响。
2 机械可靠性设计的常用方法
2.1 概率设计法
概率设计法是一种设计机械零部件及构件的方法，依赖概率设计理论的指导。首先是对原材料的强度、性能和零部件的尺寸等条件进行概率分布统计，然后再用应力强度干涉模型进行运算，最后在零部件的设计计算模型的帮助下，取得零部件的尺寸、可靠度、使用寿命。把以设计变量为随机变量，在应力强度干涉模型帮助下，保证所设计的零部件能够达到预期的可靠度指标，是概率设计法的核心所在。传统的设计方法是以安全系数为基础的，与之相比，概率设计法有其优越之处。首先，概率设计法能够更好地保证机械产品的可靠度。这是因为该方法并不是采取最小强度大于最大应力的指标，而是对机械产品的应力和强度的描述通过概率分布来完成，这样就有效地克服了传统方法因为强度和应力并非一成不变而造成的设计可靠性的缺陷。其次，概率设计法能够满足定量可靠度的要求。原因在于该方法预见并承认了设计的零部件会存在一定程度上的故障，并能够对产品的故障率和可靠程度做出定量的回答；而传统的方法并不能对可靠度做出定量的
预测。
2.2 稳健性设计法
稳健性设计法是由田口玄一（日本著名机械设计师）提出的。该法以统计分析为设计基础，目的是尽可能保持产品性能的稳定性以及最大限度地延长产品的使用时长，这就要求在设计过程中考虑到制造过程和使用过程中，外部环境的变异和产品本身参数、结构等因素的变化等各种问题，并予以预见性的解决。该法衡量产品设计的可靠性，主要是根据产品对拥护造成的损失大小。损失是指产品的实际功能与预期目标之间的偏差；如果偏差越大，用户的损失也就越大，同时也说明产品质量也越差。对生产材料和生产工艺的严格控制能够有效地减小偏差，从而提升产品的质量。稳健性设计法存在明显的缺陷，理论上这种方法是成立的，但是技术层面上却难以实施，从而使得其经济适用性差。在某种程度上而言，这种方法实际上集合了诸多方法的做法，对其进行改良和完善，可以有效地提升产品的可靠性。如果产品的抗干扰性提高、稳健性良好，那么产品必然拥有较高的可靠性。
3 可靠性优化设计
机械产品生产制造全过程离不开设计的过程，而且这也是至关重要的环节之一。当今时代，科技日新月异，知识和技术的相互转化、技术向生产力的转化日益迅速，各种新型的生产工艺、生产材料等应运而生，各种新型的机械产品加速取代旧时落后的机械产品。这些使得市场对产品的需求提出了更高的要求，顾客更多地去考虑产品的质量、性能和售后的服务质量。而市场需求反过来，对机械产品的设计和生产也同样提出了要求。如果不去提升设计质量、缩短设计时间和设计过程，产品的生产必然满足不了市场需求。另外，设计的完善程度，必然影响到生产出来的机械产品的质量和成本，而提高质量、降低成本是企业经营成败的关键因素之一。所以，在当今时代，要想取得机械工业的快速发展，深入研究设计的可靠性技术，改善设计方法，提高设计的效率和效果势在必行。而数学规划和计算机技术为优化可靠性设计提供了有力的支撑。机械优化设计正是由于数学规划理论与方法和计算机技术的发展和应用应运而生的，依托计算机提供的优化设计理论和方法，能够有效地解决各种复杂的问题，从而获得长足发展。
参考文献
[1] 张义民，张旭方，杨周，黄贤振.多失效模式机械零部件可靠性灵敏度设计[J].机械强度，2009，（6）.
[2] 林有志，刘凌霜，宋爱斌，刘明.机械可靠性设计的研究现状与进展[J].科学之友（B版），2009，（6）.
[3] 张伟.浅谈机械可靠性设计[J].才智，2010，（3）.
机械可靠性设计的内涵和递进 篇3
1 机械可靠性设计的概述
1.1 对机械可靠性概念的理解
一般意义上的机械可靠性, 是指机械类的产品和系统在规定的时间以及工作条件下能够进行功能有效实现的一种能力, 是机械产品质量的一个重要衡量标准。一般来说, 可靠性设计的内涵还可以从四个方面进行更深一层的阐释, 第一, 关于可靠性设计的对象, 机械产品和系统是从广义上来说的, 它的对象既可以是整套的系统设备, 也可以是一个子系统甚至是一个设备或者部件;第二, 可靠性设计的重点是规定的时间, 可靠性作为一种衡量产品的时间质量指标, 关系到产品质量能够持续的时间, 通常情况下随着时间的增加可靠性会减小;第三, 机械的使用条件是进行可靠性设计的前提, 可靠性的设计会根据实际使用条件的变化而变化, 没有了使用条件作为前提, 可靠性设计就没有意义了。第四, 可靠性设计的实质就是对规定的功能进行设计, 使其使用功能能够延长到尽可能长的时间。
1.2 机械可靠性设计的特点和基本理论
机械可靠性是一个比较笼统的概念, 由于机械产品的种类非常多, 所以在可靠性方面的要求也是不同的。机械产品的用途多种多样, 这也决定了它们在结构和工作原理方面的差异, 另外还有一些特殊的机械零件。对于使用要求、用途和结构都不同的机械来说, 其可靠性也是存在差别的, 相应的可靠性的计算理论和办法也不同。机械一般都处在较为复杂的使用条件之中, 对于所受的载荷很难进行确定, 载荷的大小和类型会因为实际工作条件的变化而改变, 所以要进行准确的载荷测定需要进行多次的实验。但是实际工作中, 长时间实验的测算是不容易实现的, 很难进行准确的载荷谱测算, 当然也会为可靠性的设计带来一定的制约。一方面可靠性设计会对机械的可靠性造成直接的影响, 另一方面使用环境、制作工艺和过程也会影响到机械产品的可靠性。因为这些因素存在着很大的不确定性, 所以在进行可靠性设计的时候, 一定要将这些因素考虑进来, 尽可能的避免设计方面的偏差。
我们知道, 大部分的机械产品都是由很多不同功能的零件组织而成, 通过螺栓和丁卯等将零件连接成一个整体。在进行机械可靠性设计的时候, 要将连接形式看成虚拟的一个零件, 这些零件能够在很大程度上影响机械的可靠性, 所以也要被纳入可靠性设计的范畴之中。这些虚拟的零件会因为采用的连接方式以及工人的安装质量不同而改变, 不好的连接状态也会给机械可靠性带了很坏的影响, 所以在进行可靠性设计的时候也要加以注意。
设计理论的科学和准确是机械产品可靠性的前提和基础, 也是可靠性实现的必要准备。在实际的设计中, 一定要从机械产品的实际情况出发, 选用最佳的设计理论和办法, 其中, 应力-强度相干的理论是基本理论之一, 它明确了机械可靠性与所受载荷之间的基本关系, 针对应力-强度相干理论, 逐渐产生了以矩和矩方法为基础和以可靠性概率理论为基础的可靠性理论, 对于可靠性设计的方法进行了扩充, 在内容方面延伸到了有限寿命、疲劳程度等方面, 还针对不同的机械功能系统进行了分别的可靠性设计研究。
2 现代可靠性设计方法
近年来, 由于机械建造以及科学技术的不断前进, 越来越多的新知识、新理论被应用到机械产品的设计中来, 机械产品的更新变得越来越快。在计算机技术以及数学理论的基础上, 机械可靠性的设计方法也有了很大的进步, 为复杂环境下的机械可靠性设计问题找到了解决的途径。
现代的可靠性设计中, 灵敏度以及重分析的加入是一种很有效的方式。通常所说的灵敏度, 是指在对复杂的机械进行可靠性设计时, 由于存在很多几何以及物理因素的影响, 如果改动设计方案的话, 我们希望找到能给产品特性带来对多变化的参数, 也就是说机械产品的性能对哪些参数的变化感应最灵敏, 针对这些参数对机械产品进行灵敏度方面的测试, 就称为灵敏度的分析。如果灵敏度分析的过程中, 发现了对产品的可靠性有较大影响的因素, 那么在进行设计的时候就要进行重点的控制, 使产品保持充分的可靠性, 相反的, 如果发现对可靠性影响较小的因素, 在进行设计时就可以降低机械分析的难度, 直接将其按照可靠值来计算。这种设计方法, 在弄清产品性能变化与参数之间的关系基础上, 进行有针对性的可靠性设计, 可以使机械产品的可靠性增强, 同时在性能和使用寿命上都得到提高。
在通过灵敏度进行机械可靠性设计的基础上, 我们还可以发展出一个使灵敏度因素达到极小化进而使机械性能达到稳健性的设计方式。这种方法的设计理念就是尽量减少灵敏度大的因素的使用, 设计出容差更大的产品, 这种稳健性的设计方法能够有效减少资金和人员的重复投入, 降低设计中的盲目性, 不仅具有成本低的特点, 而且具有很强的稳定性。
3 结论
综上所述, 机械的可靠性设计是一个不断发展的过程, 随着科技的不断进步, 相关人员应该在实际经验的基础上, 不断吸收新的理论和观念, 对于机械产品的可靠性设计进行不断的研究, 使机械产品能够在更长的时间内提供更加高质和安全的功能服务。
摘要：随着生产的不断发展, 对于机械应用现代化的要求也变得越来越高, 要想使机械系统适应现代应用的要求, 就必须在可靠性的设计方面进行不断创新。本文根据传统的可靠性设计理念, 对机械可靠性设计的内容、特点以及常见的问题进行阐述, 同时提出了有效的现代化的可靠性设计方法。
关键词：机械,可靠性设计内涵,现代可靠性设计
参考文献
[1]潘爽.浅谈机械产品可靠性设计[J].电子机械工程, 2010 (1) .
[2]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报, 2010 (7) .