周仁瑜
宗申·比亚乔佛山摩托车企业有限公司
摘要：机械零件结构设计的可靠性设计就是可靠性分析，是对机械零部件进行概率设计，其对传统的机械设计进行了改进。机械零件结构和常规电器元件有所不同，因其自身独有的特性，无法借助实验取得可参考数据，所以只有对机械零件结构进行可靠性分析，才能保证机械零件结构设计的实用性和规范性。
关键词：机械零件；结构设计；可靠性
引言
可靠性分析对机械零件制造领域具有重要意义，传统的可靠性分析，是依靠前辈的经验判断，具有很大程度的主观性，既不能做到量化指标，又因为因循守旧而抑制创新，正是由于传统的经验可靠性分析有很大的不足，才渐渐的被以概率论为核心的可靠性分析取代，后又被以模糊理论为基础的可靠性分析取代，是工业发展日趋完善的过程中，对零件精度和可靠性需求日益增强的结果。生产方需要更加有效、规范、可行的可靠性分析方法来帮助他们规避风险，减少次品和事故，因此，可靠性分析方法也随之发展完善，目前使用的可靠性分析方法可以称之为混合可靠性分析法。
1可靠性概述
机械零件设计的可靠性分析，主要依赖于数学模型的建立或功能函数模型的确立，将传统设计使用的参数通过例如概率论，模糊理论，强度-干涉理论，灵敏度分析等理论处理，建立变量参数的公式从而构建合理的数学模型。在确定了公式中的零件整体外形，部分尺寸，使用寿命之后，就能得到其他设计参数的最优值，依靠可靠性分析求解最优值后，用最优参数直接进行机械零件的设计和加工，大大提高效率。同时也能考虑到更多的可能性，有利于改进创新。因此，机械零件结构设计的可靠性分析已经广泛应用于汽车、飞机、轮船甚至航空航天制造业。此前运用较多的安全系数法，是一种非常保守的方法，各种参数在一定范围内是安全的，但设计出的零件不一定最合理。使用可靠性分析理论，不仅可以保证零件的安全性，还能提高零件寿命，节约材料，一方面能够为生产方创造更多利益，另一方面也为节约能源做出贡献。机械零件的可靠性分析之所以优越于传统的设计方法和安全系数法，是因为机械零件的可靠性分析不仅能够考虑各个设计指标的均值，同时也考虑了离散性问题。在传统的设计过程中，对于机械零件失效问题总是用经验公式求得失效概率，而可靠性分析能通过相关参数的分布规律，对失效问题进行预测，预测出真实准确的零件工作状态，将风险降到最低，避免事故的发生。
2机械可靠性及其工作的特点
2.1机械可靠性的特点
当机械处于正常运行时，必须确保其稳定可靠，如果在使用的过程中出现问题，会造成不必要的损失，所以机械的可靠性尤为重要。在机械产品运行的过程中，不可避免地会发生摩擦、损耗等情况，导致机械零件破损，以至于不能满足正常使用要求，进而影响工作效率以及质量。机械是由众多零件组合而成的，在众多的零件当中，非标准零部件所占比例尤为显著，并且这些零部件的失效统计值非常分散，不易统计。正是因为这个原因，在平时的工作中很难对机械产品的失效数据准确收集、统计。所以在进行机械的可靠性分析时，并不能对实际情况进行分析，只能针对机械的失效模式进行分析，从而近似得到想要的结果。
2.2机械可靠性工作的特点
要想对机械的可靠性进行分析，要对机械中各部分零件进行可靠性分析，通过失效模式分析以及工作经验，得到相对比较准确的结论，并提供给进行产品研发的有关部门。进行机械产品的可靠性分析时，为了避免在分析的过程中出现失效现象，首先要做失效模式分析；其次要对机械产品的重要零件和关键零件进行可靠性的设计工作；最后要制定该产品的产品操作要点，并对产品的维修进行说明。
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3机械可靠性设计方法
3.1优化设计分析
优化设计分析是在确保零部件的可靠性保持不变的情况下，根据其现在的工作方法、工作环境等多方需求对机械的零部件结构进行调整和优化，以便零部件能够更加高质量、高效率地完成工作。在对机械可靠性进行优化的过程中，应对机械零件的强度、刚度等性能进行了解，然后运用数学知识构建数学模型，并且进行计算。3.2稳健性设计分析对机械零部件进行可靠性设计，在最大程度上减少机械外部环境或意外情况的发生而使机械零部件的可靠性发生变化。在机械设计的过程中，一定做好优化工作，如此机械在使用时即使机械零件发生了意外情况，也影响不到机械的正常运转。就机械本身而言，在进行设计和投入使用后，一些外在的原因发生会导致机械无法正常工作。如果对机械进行稳健性设计，就可以抵消这些外在原因对其产生的影响，使机械始终处在相对稳定工作状态，不会因外界因素影响工作，确保机械性能得到最大发挥。
3.3制定优化的加工工艺
合理的加工工艺是零件加工合格性的重要保证，科学制定机械加工流程不仅保证零件表面质量，而且提高机械零件各项指标，缩小零件加工成本。高效的加工工艺流程是促进零件标准化的形成，甚至可以自动化完成一批零件的加工，确保零件的加工精度，降低人为因素加工出现的不确定因素。因此在机械设计加工时必须优化加工工艺，形成一套效率最大化的加工工艺流程，确保零件精度和表面质量。
3．4选择合适的切屑液
机械零件成型是通过先粗加工再精加工，当粗加工时，进给量比较大，机床转速较低，产生的热量多，温度升高，这时需要选择以冷却为主的切屑液；当精加工时，进给量小，机床转速高，产生的热量较小，为了保证刀具的耐用性需要选择以润滑为主的切屑液。合理的选择切屑液能够保证零件表面的质量，也能提高刀具的使用寿命，进一步提高机械产品的精密程度
3.5机械零件结构设计的可靠性分析
机械零件的结构设计是机械生产的第一步，也是至关重要的一步，决定了机械零件的性能、强度、产品质量、使用寿命、材料用量和生产时间等，这些因素直接影响产品的成本，产品成本又决定了产品的售价，降低售价，直接获得实惠的是消费者，而节省成本，不仅对于加工方来讲收益上升，还能节约资源，保护环境，符合目前我国科学发展的战略思路。另外，这些机械零件广泛应用于汽车制造，飞机制造甚至航空航天企业，一个零件的损毁或者失效，便会导致一次车祸，一起空难甚至是百亿级的经济损失。所以机械零件的设计需要更加严谨、规范和可靠。目前，机械零件设计的可靠性分析方法已经日趋成熟并逐渐成为机械零件设计的主要依据，但仍有发展空间，甚至还能向其他领域延伸发展，给更多的行业带来便利和收益，这是未来的可靠性分析的主要发展方向。。
结语
可靠性分析在机械零件的设计过程中被广泛应用，主要是因为机械零件功能复杂，结构独特，很难有统一的测试指标，也不易找到相应的测量仪器，而机械零件应用在各种大型机械上，如果出现问题势必损失惨重，因此可靠性分析在机械零件制造和设计上作用显著，并且通过不断优化和改进，在不断发展的过程中，可靠性分析还能应用于更多的领域，发挥更大的功能。
参考文献
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论文作者:周仁瑜
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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