机械可靠性综述

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1、机械可靠性设计综述摘要：可靠性优化设计是在常规优化设计的基础上，结合可靠性设计理论发展起来的i种冇效的优化设计方法。本文在总结现有文献的基础上对机械可靠性优化设计进行了综述，系统阐述了机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。关键词：可靠性；优化设计；可靠性试验ReviewofOptimizationDesignofMechanicalReliabilityRENJu-peng(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,NortheasternUniversity,S

2、tudentID:1270174)Abstract：Onthebasisoftraditionaloptimizationdesign,combinedwiththetheoryofreliabilitydesign,reliabilityoptimizationdesignisaneffectiveoptimizationdesignmethod.Inthispaper,theexistingliteraturesarefirstlysummarized,thenthetheoryandmethodofmechanicalreli

3、ability,reliabilitydesign,reliabilityoptimizationdesignandreliabilitytestaresystematicallyreviewed・Keywords：reliability;optimizationdesign;reliabilitytest随着现代工业技术的飞速发展，机械产品日趋复杂化、大型化、高参数化，使产品发生故障的机会增多，因而，可靠性作为产品质量的主要指标，愈来愈受到工程界的重视。机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件、规定的时间内完成规定功能的能力。机械

4、的可靠性是机械设计的主要目的Z一，有效地增强产品质量、降低产品成本、减轻整机质量、提高可靠性和作业效率是可靠性设计的主要目标。随着工业技术的发展，机械产品性能参数日益提高，结构日趋复杂，使用场所更加广泛，产品的性能和可靠性问题也就越来越突出。机械可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。科技研究人员和工程设计人员积极投入到可靠性工程的研究与实践之中，取得了可喜的成果。张义民⑴结合现代数学力学理论，系统地阐明机械可靠性设计、机械动态可靠性设计、机械可靠

5、性优化设计、机械可靠性灵敏度设计、机械可靠性稳健设计等可靠性设计理论与方法内涵与递进。陈静等⑵阐述了机械产品优化设计及可靠性的相关理论，介绍了可靠性优化设计的应用及发展现状，并介绍了机械行业相关的软件应用情况。喻天翔等⑶对当前机械可靠性的特点和争议进行介绍，从Bayesian理论、FMECA和疲劳可靠性试验三个方面总结了机械可靠性试验技术相关的重要理论问题及其发展，并阐述了可靠性增长试验、加速试验和微机械可靠性试验技术的国内外发展，总结了机械可靠性试验技术研究存在的问题及其发展趋势。本文将在上述文献的基础上对机械可靠性优化设计进行综

6、述，系统阐述机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。1可靠性设计1.1可靠性设计传统的机械设计方法认为零件的强度和应力都是单值，只要计算出的安全系数大于规定的安全系数，就认为零件是安全的，因而设计过程中忽略了各设计参数的随机性。可靠性设计将零件的应力和强度作为随机变量，认为应力受到各种环境因素(温度、腐蚀、粒子辐射等)的影响，具有一定的分布规律；强度受材料的性能、工艺环节的波动和加工精度等的影响，也是具有一定的分布规律。可靠性设计认为所设计的任一机械存在着一定的失效可能性，设计-时根据需要预先控制的失效概率或

7、可靠度,考虑各参数的随机性及分布规律，以反映出零部件的实际工作状况。产品的可靠性表示产品在规定使用条件和使用期限内，保持其正常技术性能完成规定功能的能力。可靠性设计的一个目标是计算可靠度，可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。其表达式为：/?=[J(X)dXJr(X)>0X式屮/；(X)为基本随机参数向量X=(X1,X2,---XJt的联合概率密度；g(X)为状态函数，可表示零件的不同状态：g(X)>0为安全状态,g(X)<0为失效状态，g(X)=O为极限状态方程。现代生产的经验表明，在设计、制造和使用产

8、品的三个阶段屮，设计决定了产品的可靠性水平，即产品的固有可靠性，而制造和使用是保证产品可靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础，但是试验不能提高产品的可靠性，只有设计才能决定产品的固有可靠性。机械产品与可靠性的关系框图见图l