机械零件结构设计的安全可靠性分析

孙垂涛

（潍坊市应急救援指挥中心，山东潍坊 261061）

在各类产品与机械设计工作中，大众一直应用可靠性设计，对不同产品与机械安全、可靠性设计加以分析。但是，在最初安全、可靠性分析过程中，并没有全面评价规范，为可靠性、提供理论依据。传统可靠性分析，难以真正地实现“可靠性”。由传统安全、可靠性分析，逐渐过渡为非概率可靠性，最终到当前混合可靠分析。此种可靠性分析，所包含因素诸多，并在发展中逐步完善，被广泛应用于当前机械零部件结构设计工作中，更是影响机械产品质量主要因素。因此，应给予这一问题充分重视，并做好研究工作。

1 可靠性的基本概论

对当前机械设计工作加以分析，在零件结构设计过程中，需要建立在可靠性设计基础之上，并在具体设计工作中，结合数学模型，在数学模型基础上构建相应功能好函数。并在功能性函数构建完成后，结合传统结构设计优点，优化当前设计各项参数与理论，并在结构设计中主动结合灵敏度以及各项参数，构建变量参数公式。只有在机械零部件结构设计工作中，给予上述工作充分重视，并以此为基础，进行机械零部件外形、尺寸设计工作。在设计完成后，根据不同设计参数，能够得到机械零部件结构使用期限。而借助功能函数模型，得到设计最优值，有利于求得机械零部件结构设计安全、可靠性参数，能直接进行零部件生产，提升机械零部件生产效率。应用此种方式，做好机械结构设计工作，不仅能提升生产效率，更能提高生产安全性，此种设计方式，已经被应用于多个行业，如汽车、飞机与航空好航天事业，取得显著成果。

2 机械安全可靠性与工作主要特征

2.1 机械可靠性特征

对当前机械运行加以分析，由于机械结构相对复杂，一旦在运行过程中，受到机械结构不稳定影响，很容易出现多种事故问题，并对企业生产带来不利影响。严重时，机械结构出现问题，甚至会导致安全事故出现，不利于维护企业稳定运行，为大众构建良好环境。但是，在实际机械运行过程中，由于机械零件使用时间较长，且在使用过程中，极易遇到摩擦与损耗等问题，因此，在企业生产机械运行过程中，一定要确保机械整体运行稳定性，并从源头处理好这一问题，做好机械零部件结构设计工作。高度重视机械零件结构设计工作，对机械进行分析。机械由多种零部件组合而来，这些部件中，含有多种非标准零部件。非标准零部件实效统计值相对分散，不仅增大统计难度，更在一定程度上影响机械产品稳定性，难以进行可靠分析与统计。所以，在分析机械可靠性时，一定要结合实际情况，并做好失效部分统计工作，从而得到近似结果。

2.2 机械可靠性工作特征

要想对当前机械零件结构安全、可靠性加以分析，在实际机械零部件设计工作中，一定要对零部件各部分可靠性加以研究，并在可靠性研究过程中，合理应用失效模式并结合相关工作经验，得到更为精准可靠性设计与结论，从而将这些结构与经验提供给机械零部件设计部分。要想进一步提升机械安全、可靠性设计能力，避免在结构设计分析中出现失效问题。

（1）应针对失效模式进行分析与研究，并在可靠性工作研究过程中，对机械关键零部件结构设计充分重视，做好关键零部件设计可靠性设计工作。

（2）应结合不同机械产品设计要点与操作点，根据不同机械产品特征，制定出机械具体维修说明，使机械结构维修得到保障。

3 机械零部件结构安全、可靠性设计分析

3.1 安全、可靠性优化设计分析

对机械零部件安全、可靠性结构设计加以分析，在这一设计过程中优化，在原本设计方式与环境中，对现行机械零部件结构安全、可靠性设计加以优化，调整机械零部件结构。只有这样，才能使机械零部件结构设计更为高质、高效完成。在当前机械零部件结构安全、可靠性设计工作中，要想进一步做好优化工作，势必要结合机械零部件设计要求，分析机械零部件强度、刚度，并根据现有参数，将各项参数输入到功能性函数模型中，并做好计算工作。此外，应结合功能性函数得到的计算结果，将优化数据进行输入，并将多次输入数据结构进行分析与对比，最终确定更为精准优化参数，做好机械零部件优化设计工作。

3.2 安全、可靠性灵敏度设计分析

要想进一步提升机械产品质量，延长机械产品使用期限，在机械结构设计工作中，应重点关注机械零部件灵敏度设计。对机械灵敏度设计深入研究中，应结合不同灵敏度参数，计算出机械零部件失效影响数值，并在计算完成后，找到影响机械安全、可靠性较大灵敏度数值。得到较大的影响值后，结合灵敏度变量，做好全新评估与设计工作，从而做好机械安全、可靠性设计调整工作。为了防止机械零部件运行过程中受到内外因素影响，因此，在当前机械零部件设计具体工作中，一定要结合机械零部件灵敏度公式，计算出机械零部件最佳数值，结合机械零部件灵敏度最佳数值，计算出最佳机械产品，最大限度地提升机械灵敏度，降低其他因素对机械产品安全、可靠性带来的影响，使机械零部件设计工作得到保障。

3.3 安全、可靠性稳健设计分析

更为安全、可靠性的稳健设计，不仅能降低外在因素对机械零部件带来的影响，更能减少机械零部件结构发生变化，维护各类机械安全、稳定运行。因此，在当前机械零件设计工作中，一定要做好稳健设计工作，并对稳健设计工作进行分析与优化。只有这样，才能最大限度降低意外率，维护机械稳定运转。就机械本身运转来说，在机械运转过程中，受到多种因素影响，极易出现故障问题。要想维护机械设备稳定运转，一定要优化机械零部件结构稳健设计，确保机械零部件保持稳健状态，最大限度避免外在因素，对机械运行带来的影响，使机械性能得到最大发挥。

3.4 安全、可靠性实验设计分析

在机械零部件结构设计完成后，需要对零部件结构整体分析，并借助实验方式深入研究机械内部结构。只有这样，才能最大限度保障机械结构稳定性，避免机械结构出现不安全、不可靠问题。因此，在实际机械安全、可靠性实验工作中，需要收集多种数据，并在这一过程中，采集不同数据，对不同数据下的机械设备运行状态进行分析。与此同时，应结合机械产品各项数据，不断寻找产品设计存在的不足之处，并针对问题，维护与保养机械产品零部件。只有借助实验方式，对机械结构安全、可靠性进行分析与研究，才能不断延长机械结构产品使用期限，使机械产品质量得到提升。此外，如果在机械产品安全、可靠性实验分析中，出现故障问题，应对实验存在的故障现象进行全面分析，并做好研究工作，针对不同故障问题进行研究，找到出现故障的根源。在找到机械零部件结构设计故障根源后，应制定科学、有效处理方式。如果处理方式不正确，势必会出现安全、可靠性设计实验更改。实验更改影响较小，但是，对机械零部件结构设计影响较大，不仅需要重新设计机械零部件结构，甚至会出现资金与资源浪费问题。为了提升机械安全、可靠性设计，可以先进性模拟实验，在实验中，将机械参数调整到最佳状态，确保机械零部件结构设计工作具有合理性，更好地应用机械零部件结构设计资金与资源。

4 机械零部件结构安全、可靠性分析方式

4.1 响应面法安全、可靠性分析

在机械零部件结构安全、可靠性分析方式中，主要应用概率分析方式。虽然，此种分析方式相对传统，但是，其分析结果较为精准，具有较高应用价值。对概率分析方式进行研究，概率分析方式。

（1）为响应面分析方式。在此种分析方式中，主要应用近似函数或是数函数不断交换。例如，在机械结构设计中，应以机械某一结构为例，并在机械结构选定完成后，借助曲面方式将机械结构加以呈现，并得到精准机械零部件结构设计参数。

（2）这一结果能够在功能性函数中进行计算，基本上能够保障此种安全、可靠性结构设计方式无误。为进一步提升响应面法结构准确度，最大限度降低待定系数，提升计算速度，可以结合机械零部件结构设计方式，选择更适合函数公式。

4.2 蒙卡洛法安全、可靠性分析

研究蒙卡洛法分析方式，需要借助计算机软件进行模拟实验，并收集模拟实验获得数据结构。软件计算方式，其可靠程度更高，降低了人工计算带来的误差。因此，完成蒙卡洛法模拟实验后，整理可靠数值。此种分析方式结果精准度，会随着实验次数增加不断提升，此种分析方式结果较为精准，分析过程较为便捷，有利于得到精准机械零部件结构参数，确保机械零部件结构设计工作更为顺利。

4.3 一次二阶矩法安全、可靠性分析

一次二阶矩法安全、可靠分析方式，相对于前两种方式更为实用且简单。对一次二阶矩分析方式分析，，主要应用两项数据，一项数据为一节变量矩；另一项数据为二阶矩。根据上述两项数据，能够构建机械零部件结构设计函数，并得到更为精准数据结果。此外，在应用此类分析方式中，还应借助其他两种辅助方式，在不断配合中，得到更为精准正态分布方式，最终对函数类型或是函数进行计算，得到更为科学机械零部件结构设计参数，提升机械零部件结构安全性与可靠性。

5 结束语

要想提升机械设备稳定运行能力，一定要重点关注机械零部件结构设计工作，并在零部件结构设计工作中，充分考量机械结构安全性与稳定性，并以此为基础，合理采用分析方式，不断完善国内机械零部件结构设计方式与精准度。只有这样，才能最大限度降低机械零部件结构运行故障，维护机械设备稳定运行，推动工业行业的发展具有重要意义。