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摘要：文章对机械可靠设计进行了概述，介绍了机械可靠性设计的原则和方法，并对其发展趋势进行了分析。
关键词： 机械可靠性设计；发展趋势；原则方法
可靠性是机械零件设计时必须考虑的重要指标。只有那些可靠性好的产品，才能长期发挥其使用性能而受到客户的欢迎。不仅如此，有些产品如汽车、轮船和飞机，如果其关键零部件不可靠，不仅会给客户带来不便，而且耽误时间、推迟日程，造成经济损失，甚至还可能直接危及使用者的生命安全。
1.机械可靠性概述
1.1 定义
GJB451-90 给出可靠性的定义：产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质。可靠性的概率度量称为可靠度。
1.2 发展
可靠性技术的研究开始于20 世纪20 年代，40 年代在结构工程设计中开始应用。可靠性技术最早应用在二战末期德国V- Ⅱ火箭的诱导装置上。自从1946 年Freuenthal 在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。
当前，张义民等应用随机有限元法和一阶可靠性技术对随机结构可靠性问题进行了研究，开辟了以一次二阶矩法、摄动技术、有限元理论和实用概率统计学为基础的现代结构可靠性分析与设计理论的新途径。
1.3 我国机械可靠性设计发展及现状
在我国可靠性研究开始于上世纪60年代，对于机械产品的可靠性研究则起步更晚，20世纪80年代才得到较快的发展，机械行业相继成立了可靠性研究的相关协会，各有关院所和高校也开展了机械产品的可靠性研究，制定了一批可靠性标准，取得了较大的成果。
王光远和谭东耀建立了基于随机模糊性的结构优化设计的概念和方法；陈立周等提出了一种基于概率密度函数矩不等式的契贝雪夫点法。赵国藩等建立了广义随机空间内考虑随机变量相关性的结构可靠度实用分析方法，扩大了现有可靠度计算方法的适用范围。李云贵和赵国藩提出了计算可靠度的4次高阶矩法，提高了可靠度的计算精度。胡云昌等在分析现有可靠性计算方法的基础上，给出了较全面的评价结构系统可靠性的标准。总的来看，在有关院所和高校中机械可靠性设计理论研究多，但实际工程中运用少。
我国机械行业可靠性设计水平与工业发达国家差距较大。目前我国的机械可靠性设计现实中还存在一些问题：
（1）许多机械设计人员对机械可靠性设计理解不够，在工作中可靠性设计还是沿用了许多电子行业可靠性设计的方法，对机械可靠性设计中使用概率论和数理统计生疏，感到机械可靠性设计数理深奥，难以定量计算，面临一个知识更新的问题。
（2）在我国目前的可靠性设计手册主要适用于电子行业，缺乏可供机械可靠性设计实用的手册、规范和指南，在机械可靠性数据和资料较少情况下，开展机械可靠性设计存在或多或少的困难；
（3）因机械可靠性试验研究较少，可靠性试验的周期长、费用高等原因，使得在产品研制的过程中不好开展机械可靠性试验。
2.机械可靠性设计原则与方法
2.1 设计原则
（1）传统设计与可靠性设计相结合
传统的安全系数法直观、简单、容易掌握、设计工作量小，在多数情况下能保证机械零部件的可靠性。现做法是先按照传统设计方法确定零部件的材料及结构尺寸等，而后根据相应的模型进行可靠性定量计算，若不满足规定的可靠性要求，则修改结构、尺寸或更换材料， 再进行可靠性校核，直至满足规定要求。
（2）定性设计与定量设计相结合
对于难以进行定量计算的零部件进行可靠性定性设计往往更加合理和有效。因此在可靠性设计工作中，应当把定性设计与定量设计有机地结合起来。在机械产品可靠性设计中，可先进行FMECA、FTA 等分析，找出关键件和重要件，确定产品及零部件的重要故障模式及失效机理，然后针对不同的故障模式及机理对零部件进行定量或定性的设计。
（3）机械可靠性设计既要进行可靠性设计，又要进行耐久性设计
机械产品的可靠性包括可靠性和耐久性，因此机械可靠性设计既要进行可靠性设计，又要进行耐久性设计。可靠性设计针对的是偶然性故障，耐久性设计针对的是渐变性故障，它们的故障机理是不同的。
2.2设计方法
将规定的可靠性指标直接设计到零件中去，从而提高产品的可靠性的各种方法统称为可靠性设计方法，它包括定性分析和定量计算两种。有代表性的机械产品可靠性的设计方法有TTCP法、概率设计法、平均故障率法、稳健性设计、FMECA分析和FTA分析等。
3.机械可靠性设计的发展趋势
目前机械可靠性理论研究已经成为机械工程中的研究热点，就目前的发展趋势看如下几方面应是工程机械结构可靠性理论研究的热点。
3.1可靠性优化设计
机械可靠性设计虽可以确保或预测所设计的机械产品在规定的使用条件下和时间内完成规定功能的概率，确保产品的可靠性指标的实现，但它不能保证产品具有最佳的工作性能和参数匹配，最低的成本和最大的收益。因此，要使产品既具有可靠性要求，又具有最优的设计结果，就必须将可靠性设计理论与最优化技术结合起来，即采用可靠性优化设计。
3.2可靠性试验
在可靠性设计中，一方面通过可靠性预计、分配及优化设计等技术确定产品的固有可靠性；另一方面，还必须在设计和研制生产过程中，通过试验保证和提高可靠性。如果设计方案如果有改变，就必须重新进行试验，这需要花费很大的人力、物力和财力，所以在可靠性试验前利用一些高性能的软件进行模拟分析能减少试验次数，节约时间和研究基金。
4.结语
机械可靠性设计在现代化生产中已经贯穿在产品的开发、设计、制造、试验、使用及维修保养的各个环节之中，所以可靠性设计技术是机械工程学科重要的研究方向之一。本文总结了我国机械可靠性技术现状、研究方法与未来几年的发展趋势，该课题的研究內容是相当丰富和有意义的。
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，2006，22（1）.
[2]汪胜陆.机械产品可靠性设计方法及其发展趋势的探讨[J].机械设计，2007，24（5）.
作者简介
张岩（1992—），男，汉族，吉林省榆树市人，郑州大学本科。
关键词： 机械可靠性设计；发展趋势；原则方法
可靠性是机械零件设计时必须考虑的重要指标。只有那些可靠性好的产品，才能长期发挥其使用性能而受到客户的欢迎。不仅如此，有些产品如汽车、轮船和飞机，如果其关键零部件不可靠，不仅会给客户带来不便，而且耽误时间、推迟日程，造成经济损失，甚至还可能直接危及使用者的生命安全。
1.机械可靠性概述
1.1 定义
GJB451-90 给出可靠性的定义：产品在规定时间内，在规定的使用条件下，完成规定功能的能力或性质。可靠性的概率度量称为可靠度。
1.2 发展
可靠性技术的研究开始于20 世纪20 年代，40 年代在结构工程设计中开始应用。可靠性技术最早应用在二战末期德国V- Ⅱ火箭的诱导装置上。自从1946 年Freuenthal 在国际上发表“结构的安全度”一文以来，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。
当前，张义民等应用随机有限元法和一阶可靠性技术对随机结构可靠性问题进行了研究，开辟了以一次二阶矩法、摄动技术、有限元理论和实用概率统计学为基础的现代结构可靠性分析与设计理论的新途径。
1.3 我国机械可靠性设计发展及现状
在我国可靠性研究开始于上世纪60年代，对于机械产品的可靠性研究则起步更晚，20世纪80年代才得到较快的发展，机械行业相继成立了可靠性研究的相关协会，各有关院所和高校也开展了机械产品的可靠性研究，制定了一批可靠性标准，取得了较大的成果。
王光远和谭东耀建立了基于随机模糊性的结构优化设计的概念和方法；陈立周等提出了一种基于概率密度函数矩不等式的契贝雪夫点法。赵国藩等建立了广义随机空间内考虑随机变量相关性的结构可靠度实用分析方法，扩大了现有可靠度计算方法的适用范围。李云贵和赵国藩提出了计算可靠度的4次高阶矩法，提高了可靠度的计算精度。胡云昌等在分析现有可靠性计算方法的基础上，给出了较全面的评价结构系统可靠性的标准。总的来看，在有关院所和高校中机械可靠性设计理论研究多，但实际工程中运用少。
我国机械行业可靠性设计水平与工业发达国家差距较大。目前我国的机械可靠性设计现实中还存在一些问题：
（1）许多机械设计人员对机械可靠性设计理解不够，在工作中可靠性设计还是沿用了许多电子行业可靠性设计的方法，对机械可靠性设计中使用概率论和数理统计生疏，感到机械可靠性设计数理深奥，难以定量计算，面临一个知识更新的问题。
（2）在我国目前的可靠性设计手册主要适用于电子行业，缺乏可供机械可靠性设计实用的手册、规范和指南，在机械可靠性数据和资料较少情况下，开展机械可靠性设计存在或多或少的困难；
（3）因机械可靠性试验研究较少，可靠性试验的周期长、费用高等原因，使得在产品研制的过程中不好开展机械可靠性试验。
2.机械可靠性设计原则与方法
2.1 设计原则
（1）传统设计与可靠性设计相结合
传统的安全系数法直观、简单、容易掌握、设计工作量小，在多数情况下能保证机械零部件的可靠性。现做法是先按照传统设计方法确定零部件的材料及结构尺寸等，而后根据相应的模型进行可靠性定量计算，若不满足规定的可靠性要求，则修改结构、尺寸或更换材料， 再进行可靠性校核，直至满足规定要求。
（2）定性设计与定量设计相结合
对于难以进行定量计算的零部件进行可靠性定性设计往往更加合理和有效。因此在可靠性设计工作中，应当把定性设计与定量设计有机地结合起来。在机械产品可靠性设计中，可先进行FMECA、FTA 等分析，找出关键件和重要件，确定产品及零部件的重要故障模式及失效机理，然后针对不同的故障模式及机理对零部件进行定量或定性的设计。
（3）机械可靠性设计既要进行可靠性设计，又要进行耐久性设计
机械产品的可靠性包括可靠性和耐久性，因此机械可靠性设计既要进行可靠性设计，又要进行耐久性设计。可靠性设计针对的是偶然性故障，耐久性设计针对的是渐变性故障，它们的故障机理是不同的。
2.2设计方法
将规定的可靠性指标直接设计到零件中去，从而提高产品的可靠性的各种方法统称为可靠性设计方法，它包括定性分析和定量计算两种。有代表性的机械产品可靠性的设计方法有TTCP法、概率设计法、平均故障率法、稳健性设计、FMECA分析和FTA分析等。
3.机械可靠性设计的发展趋势
目前机械可靠性理论研究已经成为机械工程中的研究热点，就目前的发展趋势看如下几方面应是工程机械结构可靠性理论研究的热点。
3.1可靠性优化设计
机械可靠性设计虽可以确保或预测所设计的机械产品在规定的使用条件下和时间内完成规定功能的概率，确保产品的可靠性指标的实现，但它不能保证产品具有最佳的工作性能和参数匹配，最低的成本和最大的收益。因此，要使产品既具有可靠性要求，又具有最优的设计结果，就必须将可靠性设计理论与最优化技术结合起来，即采用可靠性优化设计。
3.2可靠性试验
在可靠性设计中，一方面通过可靠性预计、分配及优化设计等技术确定产品的固有可靠性；另一方面，还必须在设计和研制生产过程中，通过试验保证和提高可靠性。如果设计方案如果有改变，就必须重新进行试验，这需要花费很大的人力、物力和财力，所以在可靠性试验前利用一些高性能的软件进行模拟分析能减少试验次数，节约时间和研究基金。
4.结语
机械可靠性设计在现代化生产中已经贯穿在产品的开发、设计、制造、试验、使用及维修保养的各个环节之中，所以可靠性设计技术是机械工程学科重要的研究方向之一。本文总结了我国机械可靠性技术现状、研究方法与未来几年的发展趋势，该课题的研究內容是相当丰富和有意义的。
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，2006，22（1）.
[2]汪胜陆.机械产品可靠性设计方法及其发展趋势的探讨[J].机械设计，2007，24（5）.
作者简介
张岩（1992—），男，汉族，吉林省榆树市人，郑州大学本科。