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机械可靠性设计是指什么?

发布时间:2019-08-18 19:16
可选中1个或多个下面的关键词,搜索相关资料。也可直接点搜索资料搜索整个问题。 机械可靠性设计(Reliability Design)是一种很重要的现代化设计方法。从20世纪50年代起,国外就兴起

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  机械可靠性设计(Reliability Design)是一种很重要的现代化设计方法。从20世纪50年代起,国外就兴起了可靠性技术的研究。第二次世界大战期间,美国的通信设备、航空设备、水声设备有相当数量因发生失效而不能使用。因此,美国便开始研究电子元件和系统的可靠性问题。1957年,美国发表了《军用电子设备可靠性》的重要报告,被公认为是可靠性的奠基文献。20世纪六七十年代,随着航空航天事业的发展,可靠性问题的研究取得了长足的进展,引起了国际社会的普遍重视。许多国家相继成立了可靠性研究机构,对可靠性理论展开了广泛的研究。

  1990年,我国机械电子工业部印发的《加强机电产品设计工作的规定》中明确指出:可靠性、适应性、经济性三性统筹作为我国机电产品设计的原则,在新产品鉴定时,必须要有可靠性设计资料和实验报告,否则不能通过鉴定。现今,可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段,也是我国工程技术人员掌握现代设计方法所必须掌握的重要内容之一。

  可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。这里的产品可以泛指任何系统、设备和元器件。产品可靠性定义的要素是三个规定:“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”。

  “规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件,如温度、湿度、振动、冲击、辐射等环境条件,使用时的应力条件,维护方法,储存时的储存条件,使用时对操作人员的技术等级要求等。在不同的规定条件下产品的可靠性是不同的。例如,同一型号的汽车在高速公路和在崎岖山路上行驶,其可靠性的表现就大不一样。要谈论产品的可靠性必须指明规定的条件是什么。

  “规定时间”是指产品规定了的任务时间。随着产品任务时间的增加,产品出现故障的概率将增加,而产品的可靠性将是下降的。因此,谈论产品的可靠性离不开规定的任务时间。不同类型的产品对应的时间单位可能不同。例如,火箭发射装置,其可靠性对应的时间以秒计;海底通信电缆则以年计。此外,时间单位不仅可以是年、月、日、时、分、秒,也可以是工作次数(如继电器)、循环次数(如发动机)、行驶里程(如车辆)等。要确定产品规定的环境条件和规定的任务时间,必须对产品的任务和寿命进行分析研究。

  “规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。要求产品功能的多少和技术指标的高低,直接影响到产品可靠性指标的高低。例如,电风扇的主要功能有转叶、摇头、定时,规定功能是三者都要,还是仅需要转叶,所得出的可靠性指标是大不一样的。因此,在分析评价产品的可靠性时,必须首先明确要求产品完成的规定功能是什么,只有规定了清晰的功能及性能界限,才能给出明确的产品故障判据,如图4-23所示。

  图4-23机电产品典型的失效曲线机械可靠性设计是将概率论、数理统计、失效物理和机械学相互结合而形成的一种设计方法。其主要特点是将传统设计方法中视为单值而实际上具有多值性的设计变量(如载荷、应力、强度、寿命等),看成某种分布规律的随机变量,用概率统计方法设计出符合机械产品可靠性指标要求的零部件和整机的主要参数及结构尺寸。机械强度可靠性设计过程如图4-24所示。

  ①从已知的目标可靠度出发,设计零、部件和整机的有关参数及结构尺寸,这是可靠性设计最基本的内容。

  ②可靠性预测,根据零、部件和整机(或系统)目前的状况及失效数据,预测其实际可能达到的可靠度,预报它们在规定的条件下和在规定的时间内完成规定功能的概率。

  ③可靠性分配,即根据确定的机器(或系统)的可靠度,分配其组成零部件或子系统的可靠度。这对复杂产品和大型系统来说尤为重要。

  可靠性是一个涉及面很广的学科,已逐渐形成了一些独立分支,如可靠性工程(包括可靠性分析、可靠性设计及可靠性实验等)、可靠性数学(以概率论和数理统计为基础发展起来的一门数学分支,研究可靠性的定量规律)、可靠性物理(也称失效机理,研究零、部件的失效物理原因、物理模型,并提出改进措施)和可靠性管理等。可靠性研究正处于方兴未艾的发展时期,它起源于电子工业,已渗透到机械工程及其他各学科领域,并逐渐渗透到社会科学领域,如人的可靠性、工作可靠性等。

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