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摘 要：对单台特定的机械研究其运行过程中的可靠性问题具有局限性，但同时选择较多的研究对象，采用数学统计算法算出的可靠性对于单个研究对象又没有针对性。传统意义上的可靠性方面的理论在机械系统的可靠性研究过程中又存在着各种各样的问题，所以提出一种新的理论对于机械系统的运行过程中的可靠性非常重要，将动态建模、信号处理和故障机理作为其技术的内涵，使得机械可靠性和可靠度有了新的内涵，最后提出了可靠性的评估手段。
关键词：机械系统；可靠性；故障；可靠度
1 机械系统可靠性研究的背景
工业技术在不断的发展，一些欧洲的发达国家在二战之后就开始大力的研究机械设备的可靠性，可靠性研究的成果使得一些新的机械产品不断出现。中国是一个大国，机械系统的可靠性影响着中国的发展，目前我国与世界上的一些先进技术仍然是有非常大的差距的，因此对于我国研究机械可靠性技术显得尤为重要。
机械系统的可靠性包括很多方面，如设计方面、制造方面、管理方面、运行方面和维修方面等。设计和制造方面的可靠性是产品在生产阶段的可靠性，是机械设备的可靠性的第一因素。运行方面的可靠性则是联系着机械在使用过程中的环境、使用的周期以及机械小部件的逐渐失效等，相当于机械可靠性的第二因素。即使是同一台机械设备，如果运行的条件与所处的环境不同，机械设备的可靠性也是截然不同的。如果是重大的机械系统，其结构比较复杂，组成的小部件个数多而且零部件间耦合紧密，提高了故障发生的几率。为降低重大事故的发生，就必须要保证机械设备的可靠性，使机械设备的安全性提高，所以研究机械系统的可靠性至关重要。
2 机械系统可靠性研究的发展
2.1 机械可靠性研究中的问题
经过科学家们的不断研究，机械可靠性的研究已经在理论方面与实践方面都取得了重要的成果。传统的机械可靠性的理論主要是依据数理统计与概率论相关的数学工具，以较多数量的样本为研究对象，研究对象是具有概率的重复性特征，从而获取机械失效所分布的范围，最后确定同类机械设备的可靠性共性。但没有考虑到机械设备运行的条件和运行的环境，以及机械系统中零部件失效的不同程度。特定的机械设备的可靠性研究是一个个性的问题，然而大量的研究样本又不能满足特定机械设备可靠性的评估要求。
2.2 针对现有问题的改进技术
传统的机械可靠性的理论具有一定的局限性，针对这些问题许多学者提出了改性方法，在机械可靠性的研究上取得了新的进展。
学者们对于传统的机械可靠性理论中的二值假设或者是有限状态的假设不可能充分地阐述机械系统的连续性能逐渐退化的现象，提出了监测机械设备的性能逐渐退化的数据，采用假设出机械产品的失效路径或者是机械产品的失效分布评估机械系统的可靠性，使得传统的机械可靠性的理论得以拓展。例如，布朗运动与伽马过程结合建立出一种全新的使性能退化加速的模型，在原有两个阶段退化分析的技术方法上改进进而提出了新的三个阶段机械设备退化的分析方法等。
由于机械设备是在不断运行的，运行过程中会出现各种故障。传统的机械可靠性的分析技术方法很难评估机械在线动态运行过程中的性能，因此诸多学者就开始提出了动态可靠性和实时可靠性的概念。例如，基于历史数据采用了贝叶斯法使得数据实时的反映到机械设备的可靠性的模型中，根据飞机飞行时的参数评估飞机的结构损伤和可靠性等。机械动态的可靠性与实时的可靠性两个概念的提出，打破了传统意义上的静态的机械可靠性的理论，由于该概念的研究仍然处在起始阶段，仅仅停留在仿真方面和理论方面的研究，所以要想将这两个概念真正的应用在动态运行的机械可靠性的评估中还需要更深入的研究和探讨。
3 机械系统可靠性基础和内涵
3.1 机械运行过程中的可靠性和可靠度
机械系统是一个整体，这个整体是由大量的小部件一个个组合而成，最终实现机械所提供的功能，大量的小部件类似于木桶的每块小木板。机械系统在运行过程中的可靠性就如同这个木桶所能承受的存水功能，其在于构成木桶的长度最短的那个小木板，简言之就是短板效应。
在机械设备运行的期间，组成机械系统的各个小部件都在经受着应力、电流、温度和腐蚀等等各种不同因素的影响，从而造成机械性能的不断退化，在初期小部件的损伤由萌生到扩展，变为故障，最终使得机械设备彻底失效。这些变化都是小部件性能逐渐退化的最直接反映。所以设备在运行中的可靠性可以根据受损伤的程度最为严重的小部件来衡量出来。由此，运行的可靠性的新定义是在指定的环境条件下以及服役的周期内，机械设备的小部件的状态决定的机械设备的能力。
可靠度是机械可靠性的分析过程中非常重要的一个指标。可靠度的定义是在规定的条件与和规定的时间内，机械设备能够实现其功能的数学概率。机械设备的运行的可靠度是关于时间参数的函数，它的值是一个正实数，且在0和1之间。
3.2 运行过程中可靠性的评估
在机械运行的过程中，会制造出一些如噪声、位移、电量等信息，基于这些信息，可以将动态建模和故障机理的分析、信号的处理和故障具体表现的提取联系起来进行研究。动态建模和故障机理的分析主要是针对机械设备中的基本的小部件如齿轮或者轴承等等，这些小部件在各种受约束的环境条件中受到的温度等作用，构建出动态的模型，根据模型分析找到此故障形成的原理以及它在时间域、频率域或者时间频率域的具体表征，这就为故障的诊断提供了重要的理论上的依据。信号的处理和故障具体表现的提取是通过测量设备在运转过程中的实时物理量的信号，采用高科技技术处理信号，提取出能够反映产生故障的表征，可用在小部件的及时定位与受损伤程度的定量分析，为机械系统的正常运行提供了技术保证。动态建模和故障机理的分析、信号的处理和故障具体表现的提取两部分为机械运行的可靠性提供了坚实的理论基础。
4 结论与展望
针对传统的可靠性研究中存在的问题，重新定义了机械运行的可靠性含义和可靠度含义，建立了动态建模和故障机理的分析理论、信号的处理和故障具体表现的提取理论，提出了机械运行的可靠性的评估方法，为机械运行的可靠性提供了理论基础。本文中机械运行的可靠性研究只是一个开始，还有许多等待着解答，最终使得机械运行的可靠性理论能在工业界起到重要的作用。
参考文献：
[1] 董玉革，赵征权.基于传统可靠性理论联接方程的模糊可靠性分析方法[J].机械工程学报，2006，42（1）：57-61.
[2] 王文清，郑慕侨.综合传动铸铁密封环磨损模糊可靠性分析与计算[J].北京理工大学学报，2005，25（2）：112-115.
[3] 程皖民.基于小子样复杂信息集的可靠性评估方法及其应用研究[D].长沙：国防科学技术大学，2006.
[4] 赵炤，董豆豆，周经伦，等.基于贝叶斯方法的退化失效型产品实时可靠性评估[J].国防科技大学学报，2007，29（6）：116-120.
[5] 丁锋.基于监测信息的设备运行可靠性研究[D].西安：西安交通大学，2010.
[6] 王正，谢里阳，李兵.随机载荷作用下的零件动态可靠性模型[J].机械工程学报，2007，43（12）：20-25.
[7] 曹宏瑞，何正嘉.机床—主轴耦合系统动力学建模与模型修正[J].机械工程学报，2012，48（3）：88-94.
[8] 曹宏瑞，牛蔺楷，何正嘉.高速主轴轴承损伤建模与振动响应仿真研究[J].振动与冲击，2012，31（增刊）：241-244.
[9] 王晓冬，何正嘉，訾艳阳.多小波自适应构造方法及滚动轴承复合故障诊断研究[J].振动工程学报，2010，23（4）：438-444.
[10] 谭继勇，陈雪峰，何正嘉.冲击信号的随机共振自适应检测方法[J].机械工程学报，2010，46（23）：61-67.
关键词：机械系统；可靠性；故障；可靠度
1 机械系统可靠性研究的背景
工业技术在不断的发展，一些欧洲的发达国家在二战之后就开始大力的研究机械设备的可靠性，可靠性研究的成果使得一些新的机械产品不断出现。中国是一个大国，机械系统的可靠性影响着中国的发展，目前我国与世界上的一些先进技术仍然是有非常大的差距的，因此对于我国研究机械可靠性技术显得尤为重要。
机械系统的可靠性包括很多方面，如设计方面、制造方面、管理方面、运行方面和维修方面等。设计和制造方面的可靠性是产品在生产阶段的可靠性，是机械设备的可靠性的第一因素。运行方面的可靠性则是联系着机械在使用过程中的环境、使用的周期以及机械小部件的逐渐失效等，相当于机械可靠性的第二因素。即使是同一台机械设备，如果运行的条件与所处的环境不同，机械设备的可靠性也是截然不同的。如果是重大的机械系统，其结构比较复杂，组成的小部件个数多而且零部件间耦合紧密，提高了故障发生的几率。为降低重大事故的发生，就必须要保证机械设备的可靠性，使机械设备的安全性提高，所以研究机械系统的可靠性至关重要。
2 机械系统可靠性研究的发展
2.1 机械可靠性研究中的问题
经过科学家们的不断研究，机械可靠性的研究已经在理论方面与实践方面都取得了重要的成果。传统的机械可靠性的理論主要是依据数理统计与概率论相关的数学工具，以较多数量的样本为研究对象，研究对象是具有概率的重复性特征，从而获取机械失效所分布的范围，最后确定同类机械设备的可靠性共性。但没有考虑到机械设备运行的条件和运行的环境，以及机械系统中零部件失效的不同程度。特定的机械设备的可靠性研究是一个个性的问题，然而大量的研究样本又不能满足特定机械设备可靠性的评估要求。
2.2 针对现有问题的改进技术
传统的机械可靠性的理论具有一定的局限性，针对这些问题许多学者提出了改性方法，在机械可靠性的研究上取得了新的进展。
学者们对于传统的机械可靠性理论中的二值假设或者是有限状态的假设不可能充分地阐述机械系统的连续性能逐渐退化的现象，提出了监测机械设备的性能逐渐退化的数据，采用假设出机械产品的失效路径或者是机械产品的失效分布评估机械系统的可靠性，使得传统的机械可靠性的理论得以拓展。例如，布朗运动与伽马过程结合建立出一种全新的使性能退化加速的模型，在原有两个阶段退化分析的技术方法上改进进而提出了新的三个阶段机械设备退化的分析方法等。
由于机械设备是在不断运行的，运行过程中会出现各种故障。传统的机械可靠性的分析技术方法很难评估机械在线动态运行过程中的性能，因此诸多学者就开始提出了动态可靠性和实时可靠性的概念。例如，基于历史数据采用了贝叶斯法使得数据实时的反映到机械设备的可靠性的模型中，根据飞机飞行时的参数评估飞机的结构损伤和可靠性等。机械动态的可靠性与实时的可靠性两个概念的提出，打破了传统意义上的静态的机械可靠性的理论，由于该概念的研究仍然处在起始阶段，仅仅停留在仿真方面和理论方面的研究，所以要想将这两个概念真正的应用在动态运行的机械可靠性的评估中还需要更深入的研究和探讨。
3 机械系统可靠性基础和内涵
3.1 机械运行过程中的可靠性和可靠度
机械系统是一个整体，这个整体是由大量的小部件一个个组合而成，最终实现机械所提供的功能，大量的小部件类似于木桶的每块小木板。机械系统在运行过程中的可靠性就如同这个木桶所能承受的存水功能，其在于构成木桶的长度最短的那个小木板，简言之就是短板效应。
在机械设备运行的期间，组成机械系统的各个小部件都在经受着应力、电流、温度和腐蚀等等各种不同因素的影响，从而造成机械性能的不断退化，在初期小部件的损伤由萌生到扩展，变为故障，最终使得机械设备彻底失效。这些变化都是小部件性能逐渐退化的最直接反映。所以设备在运行中的可靠性可以根据受损伤的程度最为严重的小部件来衡量出来。由此，运行的可靠性的新定义是在指定的环境条件下以及服役的周期内，机械设备的小部件的状态决定的机械设备的能力。
可靠度是机械可靠性的分析过程中非常重要的一个指标。可靠度的定义是在规定的条件与和规定的时间内，机械设备能够实现其功能的数学概率。机械设备的运行的可靠度是关于时间参数的函数，它的值是一个正实数，且在0和1之间。
3.2 运行过程中可靠性的评估
在机械运行的过程中，会制造出一些如噪声、位移、电量等信息，基于这些信息，可以将动态建模和故障机理的分析、信号的处理和故障具体表现的提取联系起来进行研究。动态建模和故障机理的分析主要是针对机械设备中的基本的小部件如齿轮或者轴承等等，这些小部件在各种受约束的环境条件中受到的温度等作用，构建出动态的模型，根据模型分析找到此故障形成的原理以及它在时间域、频率域或者时间频率域的具体表征，这就为故障的诊断提供了重要的理论上的依据。信号的处理和故障具体表现的提取是通过测量设备在运转过程中的实时物理量的信号，采用高科技技术处理信号，提取出能够反映产生故障的表征，可用在小部件的及时定位与受损伤程度的定量分析，为机械系统的正常运行提供了技术保证。动态建模和故障机理的分析、信号的处理和故障具体表现的提取两部分为机械运行的可靠性提供了坚实的理论基础。
4 结论与展望
针对传统的可靠性研究中存在的问题，重新定义了机械运行的可靠性含义和可靠度含义，建立了动态建模和故障机理的分析理论、信号的处理和故障具体表现的提取理论，提出了机械运行的可靠性的评估方法，为机械运行的可靠性提供了理论基础。本文中机械运行的可靠性研究只是一个开始，还有许多等待着解答，最终使得机械运行的可靠性理论能在工业界起到重要的作用。
参考文献：
[1] 董玉革，赵征权.基于传统可靠性理论联接方程的模糊可靠性分析方法[J].机械工程学报，2006，42（1）：57-61.
[2] 王文清，郑慕侨.综合传动铸铁密封环磨损模糊可靠性分析与计算[J].北京理工大学学报，2005，25（2）：112-115.
[3] 程皖民.基于小子样复杂信息集的可靠性评估方法及其应用研究[D].长沙：国防科学技术大学，2006.
[4] 赵炤，董豆豆，周经伦，等.基于贝叶斯方法的退化失效型产品实时可靠性评估[J].国防科技大学学报，2007，29（6）：116-120.
[5] 丁锋.基于监测信息的设备运行可靠性研究[D].西安：西安交通大学，2010.
[6] 王正，谢里阳，李兵.随机载荷作用下的零件动态可靠性模型[J].机械工程学报，2007，43（12）：20-25.
[7] 曹宏瑞，何正嘉.机床—主轴耦合系统动力学建模与模型修正[J].机械工程学报，2012，48（3）：88-94.
[8] 曹宏瑞，牛蔺楷，何正嘉.高速主轴轴承损伤建模与振动响应仿真研究[J].振动与冲击，2012，31（增刊）：241-244.
[9] 王晓冬，何正嘉，訾艳阳.多小波自适应构造方法及滚动轴承复合故障诊断研究[J].振动工程学报，2010，23（4）：438-444.
[10] 谭继勇，陈雪峰，何正嘉.冲击信号的随机共振自适应检测方法[J].机械工程学报，2010，46（23）：61-67.