机械可靠性优化设计的应用分析

山东省临沂市费县农机局新庄镇农机站 裴景波

机械可靠性优化设计的应用分析

山东省临沂市费县农机局新庄镇农机站 裴景波

近些年随着我们经济和科技的不断发展，在机械生产技术方面，人们对机械技术水平的要求越来越高，如何才能将机器生产技术创新化以满足人们的需求呢？如今机械的可靠性设计正在不断地面临着极大的挑战，在一定程度上可以说机器性能的稳定性将会直接影响到我们工业生产的正常运行，因此如何针对工厂的机械进行可靠性研究并制定出合理的相应优化策略是当前生产者面临的亟待解决的问题，在一定程度上，我们可以利用这一点确保机器可靠生产，从而达到维护工厂稳定生产的目的，另一方面，我们也可以针对继续优化设计相关应用进行研究，以此提出一些具体优化策略，以保证机器安全可靠有效运行。

机械可靠性；优化设计；应用分析

一般来说，衡量机械产品的重要指标就是机械的可靠性及其稳定性，一般来说可靠性和稳定性是作为工业生产中机械正常运行的可靠性保障。我们知道工业的发展要依靠科技的推动，所以有关科技推动工业发展的承载点全部表现在机械产品中，机械产品是承载点的最高体现，因此，在科技高速发展的今天，人们对机械产品的可靠性要求变得越来越高，为了满足人们对机械产品的可靠性要求，我们在实际生产生活中就必须加入机械可靠性优化设计，来提升机器的可靠性与稳定性并且将机械产品与日常工作有效地联系在一起，这样不仅能够达到及时更换零部件的目的，还可以使机械产品可靠性提升。

1 机械可靠性优化设计的重要性

一般来说，在我们的认知中，进行机械可靠性优化设计的重要性是十分有必要的，因为机械可靠性设计，通常都是以成品的可靠性作为基准，然后在一定程度上把各项参数比如说外在力以及零部件的尺寸和机械的承受能力，作为参考值融合起来考虑并且在另一方面运用某种力学理论和数据统计学理论以及概率论等相关理论进行技术可靠性的分析，并保证相关的方案可靠性是绝对安全的。但是一般来说，我们在实际应用中，注重机械可靠性设计时往往会忽略最重要的一点，就是设计参数的随机性，所以我们要在相关研究中注意将力学作为随机变量，这样才能掌握机械可靠性设计中的各个受理因素对环境的影响，得到一定的参考值。

另一方面，我们在对机械可靠性进行设计时，要充分考虑机械强度的相关因素的影响，因为机械强度可能会受到材料的性能以及工艺环节波动和加工精度的影响。所以在我们进行机械可靠性设计时，要通过精密计算，考虑各个参数的随机分布，并且以此分析出作为机器生产的实际工作状况。

2 机械可靠性优化设计案例

我们可以通过一个案例举例说明，本次通过机器可靠性优化设计研究选取蜗杆减速器优化设计为研究的主要内容。

一般来说一级蜗杆减速器的主要失效形式通常可以分为涡轮齿面点蚀、涡轮齿折断、键压溃、轴折断、轴承实效几种。所以针对蜗杆进行可靠性优化设计的时候，其优化模型为：Rs=Rcf·Rch·Rz·Rj·Rg。其中Rcf表示蜗轮齿根弯曲疲劳的可靠度；Rch表示涡轮齿面接触疲劳可靠度；Rz表示轮轴的可靠度；Rg表示滚动轮轴可靠度；Rj表示键可靠度。蜗杆减速器进行变量设计的时候，将蜗杆的模数定为m，蜗杆直径系数为q、蜗杆轴直径ds、蜗杆头数zl、传动比i、涡轮轴长度L。可靠性设计变量表示如图1所示，其中X={m，z1、q、L、i、ds}。

3 一般情况下对机械可靠性设计建议

3.1 预防故障设计法

一般来说，我们要保证机械设备的正常运行，就要在一定方面注意机器设备的整体运作功能是否存在串联并可以各自发挥自身作用，这一点在机械设备正常运行中是十分重要的，因为一旦整体功能大于部分功能就会成为机械可靠性设计的重要目标，而机械可靠性中首先要重视机械设备的可靠性并且我们可以在某些方面对零部件进行认真的筛查和严格的需求控制和选择控制，在一定程度上将零部件可能存在的问题进行排查，预防故障法设计中应对选用的零部件和通用部件进行验证分析，并且达到最大限度，对可能出现的故障予以分析。

3.2 权衡和环境设计

一般在我们的机械可靠性设计中，我们不仅仅要采用预防故障设计法，还要在另一方面对机械进行环境和权衡设计，这样的设计有利于设计者找出机械相对可靠性的设计方案。这样就可以对机械的成本、体积，以及质量和相关可靠性进行优化设计，耐环境设计主要是基于综合考虑的一种设计方式，它的主要出发理论是从机械的零部件出发，并且将机械的零部件所使用的寿命周期等各个环境都考虑进去。

4 结束语

总而言之，有关机械可靠性的设计关系到机械日常生产的安全稳定运行，所以其重要性是不言而喻的，那么我们如何能够在实际生活中结合相关理论对机械可靠性进行合理的优化呢？通常我们可以通过优化机械可靠性运行模式来使机器能够在我们的实际生活中发挥出主要功能，并且能够保持机械稳定性生产，这样我们就可以对相关机械可靠性优化设计进行研究并提出一些合理的建议，供其他同仁进行学习和交流。

[1]李晶,鹿晓阳,陈世英.结构优化设计理论与方法研究进展[J].工程建设,2007(06).

[2]袁涛,张义民,薛玉春,贺向东.利用ANSYS实现零件的可靠性优化设计[J].机械设计与制造,2007(05).

[3]郑光泽,叶远军,陈正中,曾沣.机械零件的模糊可靠性设计分析[J].重庆工学院学报,2004(04).

裴景波，男，1976年8月出生，山东费县人，本科，助理工程师，研究方向：机械。