摘要：提升设计可靠性低于减少机械故障、提升机械设备质量有着重要的意义，本文围绕机械可靠性设计问题展开讨论，对其发展现状与应用情况进行阐述，期望为相关理论研究与实践工作提供可行的参考。
关键词：机械 可靠性设计 发展 应用
我国著名科学家钱学森曾提到：“产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，管理出来的。”而其中，设计的可靠性无疑对产品的固有可靠性有着决定性的影响。据相关文献统计，因设计因素引发的机械故障，占到机械产品故障总数的60%以上，可见提升机械设计质量的重要性。目前，我国逐渐开始对可靠性设计理论与方法进行，但就目前成果来看，与发达国家还有着较大的差距，此外，随着我国机械产业的快速发展，可靠性设计理论的应用价值不断提高，在此背景下，强化对机械可靠性设计理论的研究与应有有着很强的必要性。
1可靠性设计概述
根据GJB451——90给出可靠性的定义：可靠性指的是“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。可靠性的研究最早可追溯到二战期间，发展至今已有近半个世纪的历史，在美国、英国、日本等机械设计方面较为发达的国家，机械的可靠性设计已经成为一门相对独立的科学，且有着较为丰富的研究和实践成果。相比之下，我国对机械产品可靠性理论的研究就起步较晚，与上述国家仍然存在较大的距离。且由于机械设计涉及领域宽泛、可靠性研究的任务繁重，内容庞杂，因而研究进度远远不如电子产品可靠性研究快。
从理论应用方面看，我国机械可靠性设计还处于起步阶段，强化可靠性分析理论与数学规划方法在机械设计中的应用，是促进机械设计可靠性提升的重要途径；从实用性工程方面看，强化可靠性设计对于提升传统设计的合理性，以及对节约生产成本与提升经济效益均有着重要的作用，因而对可靠性设计理论与方法进行积极探索，对推进我国机械设计水平的提高有着重要的意义。
2 可靠性设计的应用
可靠性理论和方法在机械产品设计领域中的应用，主要体现在可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计和可靠性稳健设计三个方面：
2.1 可靠性优化设计
机械优化设计理念产生于本世纪60年代，是数学规划与现代计算机设计在机械设计领域的集中应用，有着减低材料消耗、提升设计可靠性的应用价值。机械产品的优化设计通常是根据设计标准和需求对各种参数进行优化调整，将可靠性设计理论融入机械优化设计过程，能有效提升优化设计效率和质量。通常，可靠性优化设计包含质量、成本、可靠度三个主要因素，方法是在给定的成本和质量要求下对技术参数进行约束和优化，进而实现产品安全性能和使用性能平衡。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆要使机械产品既保证具有可靠性要求，又保证具有最佳的工作性能和参数，应将可靠性设计与优化设计理论和方法充分结合起来，以发挥两种设计方法各自的长处，一方面达到机械产品设计的可靠性要求，使其性能更高、更实用，另一方面达到节约控制成本和提升效益的要求，通过较小的花费创作较大的应用价值。
2.2 可靠性灵敏度设计
灵敏度是机械设计质量的重要评价指标之一，在传统机械设计中，为了保证机械产品的灵敏度，每次进行方案修改时都需要进行重新试验测试，但这往往需要耗费大量人力、物力，因而许多设计单位在进行方案修改时往往凭经验判断灵敏度，导致设计方案具有较大盲目性。因而引入一种科学的灵敏度分析方法，对于优化机械设计方案，提升设计方案可靠性有着重要的意义。可靠性设计基于对数学规划理论与可靠性分析理论的结合，强化了对数学模型在结构系统优化设计过程中的应用，通过找出对参数变化敏感的因素并建立数学模型，能够对模型中的参数变化进行较为可靠的预测，进而实现对机械产品设计过程可靠性的提升。此外，应用人机交互辅助设计，不但能有效利用数学规划分析结果，也能充分发挥设计者的经验和判断力，从而进一步提升设计方案科学性。几十年来，在灵敏度分析方面已有了大量的成果，给出了特征值问题、静态和动态响应以及机械产品参数优化设计等方面的灵敏度分析的许多方法，如直接法、伴随变量法、有限差分法、Green函数法、FAST法等等。
2.3 可靠性稳健设计
稳健性设计是一种强调低成本、高质量的机械设计思想，稳健性设计方法的核心是通过对机械产品性能、成本和质量的综合考虑，选择出能够降低成本和提高质量的最优设计，强化稳健性设计的应用，对于提升产品质量稳定性有着重要的意义。稳健性设计最初源于日本学者田口博士创立的三次设计法即系统设计、参数设计、容差设计，随着计算机技术在机械设计领域的广泛应用，近年来稳健设计的内涵得到不断扩充。近年来，机械产品的稳健设计与灵敏度设计得到有机结合，即通过灵敏度分析降低机械产品对不确定因素的敏感度，进而提高产品稳健度。通过这种设计，不但确保了机械产品在使用过程中的性能稳定性和可靠性，也大大降低了机械设备的维护维修成本，从而有效降低了经济损失，提升了经济效益。
3 总结
随着我国机械设计技术的不断发展，可靠性设计理论逐渐受到学界的关注，通过可靠性设计的应用，不但能够全面提升机械使用性能、安全性和可靠性，更能提升机械设计经济性，提升经济效益。与此同时，可靠性设计能够大大节约机械设计过程中所花费的人力、物力、财力，在提升设计质量的同时缩短设计周期，并避免以往机械设计中常见的质量问题，同时减少能耗和材耗，具有一定的节能环保意义和社会效益。
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论文作者:郝宝龙
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/10/13
标签：可靠性论文; 机械论文; 机械设计论文; 灵敏度论文; 优化设计论文; 产品论文; 稳健论文; 《基层建设》2015年17期论文;