机械零件可靠性优化设计研究

苑庆雷

摘 要：机械产品的可靠性能够准确的衡量机械产品自身的质量，特别是在机械行业飞速发展的今天，科学技术的进步要求机械零件具备最基本的可靠性。提升机械零件的可靠性离不开设计过程的优化，为此需要从细节上重视优化设计方案的拟定。本文将分析机械零件可靠性优化设计的相关措施，结合现阶段机械零件的运用现状，明确应该采取的实际举措。

关键词：机械零件 优化设计 可靠性

提升机械零件的可靠性，需要从设计的环节解决机械产品固有的可靠性要求，同时还需要在制造过程中提供可靠保证。面对市场的激烈竞争，机械产品需要具备良好的可靠性指标，才能拥有最基础的立足根本，由此可见机械零件的可靠性优化设计至关重要。机械零件的设计应该跟随时代的发展适当的创新，同时体现出时代的特色，注重零件的使用质量和安全可靠，掌握科学合理的优化设计技巧。

一、机械零件可靠性优化设计的意义

可靠性对于机械零件来说具有至关重要的影响，主要是指通过形成产品的可靠性作目标的设计方案，同时也被称作概率设计，主要是涵盖了外荷载、承受能力及想相关尺寸等具体的指标，在服从随机因素的基础上，避免零部件出现破坏，从而形成合理的科学的设计方案，保证机械零件的可靠性和结构的安全可靠，控制好失效的发生概率。优化设计方案的提出，可以依照具体的计算展开设计的过程，确保产品的可靠程度，同时根據相关的任务指标，确立可靠性标准，同时归纳零件的具体参数，帮助设计人员和生产者更好的掌握零件设计的可靠性原则。

二、机械零件可靠性优化设计的现状分析

现阶段，依靠可靠性优化设计的方案仍然较为传统，因此在设计零件的时候，还是会将零件的具体强度、应力和安全系数等作为单值分析，把安全系数和根据具体使用的某一数值进行比较分析，发现如果前者相较于后者更大，则证明零件符合安全标准。但是并没有分析各个参数存在的随机性，将各个设计参数看作是单一的确定值，无法准确的预测零部件可靠运行的实际概率，所以难以客观的选出最优方案，相关的设计人员也难以把握设计产品的可靠性。

通过概率论和数理统计的方式，可以准确的分析零件的可靠性设计技巧，这个过程就避开了主观人为因素的影响，同时，也能更加准确的把握外界条件的变化，确保设计的结果更加贴合客观情况。可靠性的设计被广泛的运用于机械零件可靠性优化设计的多种问题中，通过更加科学的方案，解决了诸多较为繁琐的传统设计方式带来的不便，更有助于满足现代社会对于精巧设计的需求。

三、机械零件可靠性优化设计的具体方案

机械零件可靠性优化设计的具体方案应该跟随时代的发展不断创新，同时也需要时刻关注零件的具体质量，确保在可靠性设计的时候，更好的掌握科学的方式方法。机械零件的可靠性优化设计相较于传统的机械设计方案来说，更有助于综合分析机械产品的功能和结构形态，体现出因势利导的优势。

（一）权衡与耐环境设计

权衡设计对于机械零件的可靠性影响深远，因此可以综合分析零件的质量、体积和成本等各个要素，确保制定出更为合理科学的设计方案。耐环境设计则可以综合分析，涉及到机械零件的诞生到运用，在机械零件生产之初，可以充分考虑到零件在整个寿命周期内所能遭遇到的各种环境，其中涉及到运输的碰撞问题、空气的干湿程度对机械零件产生的影响，经过对相关环境因素的综合分析，可以对零件生产过程中的用料、技艺等适当优化，由此确保零件自身和整个设备的安全可靠。

（二）预防故障设计法

机械设备在实际运作的过程中，往往需要调动整体运作，所以始终处于串联式的系统中。为了实现整体功能之和大于部分功能之和的目标，需要适当的优化机械零件的可靠性设计，通过对机械零件的严格挑选和控制，加之对外购零件的严格分析，可以及时明确零件本身存在的主要问题。在选用相关的零件时，还应该经过分析与验证的过程，确保在最大的程度上分析故障成果，利用较为成熟到位的经验适当分析验证零件的可靠性。

（三）简化及余度的设计

简化设计主要是指在满足了特定的功能基础上，设计的过程必须要适当的简化，比如零部件的数量应该适当的减少，避免出现冗余的情况。在机械设备运用的过程中，如果涉及到的零部件较多，则越容易出现一系列的问题和错误，可见可靠性的优化设计极为重要。简化和余度设计属于可靠性优化设计的基本原则，能够有效的避免故障并提升可靠性。简化的过程就是适当的减少不必要的部分，但是并不是减少超负荷的工作，零部件的简化应该从全方位的角度分析，仔细的分析零件的组合和具体的配合方式。余度设计需要适当的结合整体分析，也可以将其看作是备份过程。经过对完成功能设置重复的结构和备件等，确保因为局部的故障问题，影响机械设备整体系统的稳定性。

（四）概率设计法

这种方式主要是通过应力-强度干涉理论的指导作用，将应力和强度变作是分布随机变量的处理。处理设计的对象是机械零件的参数和变量部分，同时也应该符合特定的统计规律随机变量，确保构建起更为合理的可靠性设计标准概率数学模型。经过概率和数理统计理论的应用，在给定的条件下，得出零件发生破坏时的概率公式，由此计算出相应的尺寸和寿命等，确保设计出更符合要求的参数。这种方式可以及时弥补常规设计的缺陷，同时又能及时贴近生产的实际过程。

结语

综合分析，机械可靠性优化设计就是对传统设计方式的发展和完善。机械零件的可靠性优化设计能够及时掌握相关参数的随机性，同时也能在设计的过程中，及时预测零部件的可靠程度，确保更好的实现全局性的贯穿。为了更好的在竞争中占有一席之地，机械零件生产商应该注重可靠性优化设计的实践，通过正视机械零件可靠性的优化设计的重要性，在展开相关课题的讨论时，适当的加入创新思想，从而更贴合时代的发展需要。

参考文献

[1]赵雷.关于CAD技术在机械可靠性优化设计中的应用分析[J].科技展望，2015，36：45.

[2]帅宗良.汽车机械式变速器的可靠性优化设计[J].电子技术与软件工程，2015，04：256.

[3]高金梅.确保机械工程产品可靠性的优化设计研究[J].黑龙江科技信息，2015，10：111.

[4]杨荣广.汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计[J].黑龙江科技信息，2015，16： 53.