机械可靠性设计是指什么

机械可靠性一般可分为结构可靠性和机构可靠性。结构可靠性主要考虑机械结构的强度以及由于载荷的影响使之疲劳、磨损、断裂等引起的失效；机构可靠性则主要考虑的不是强度问题引起的失效，而是考虑机构在动作过程由于运动学问题而引起的故障。机械可靠性设计可分为定性可靠性设计和定量可靠性设计。所谓定性可靠性设计就是在进行故障模式影响及危害性分析的基础上，有针对性地应用成功的设计经验使所设计的产品达到可靠的目的。所谓定量可靠性设计就是充分掌握所设计零件的强度分布和应力分布以及各种设计参数的随机性基础上，通过建立隐式极限状态函数或显式极限状态函数的关系设计出满足规定可靠性要求的产品。

机械可靠性设计方法是常用的方法，是目前开展机械可靠性设计的一种最直接有效的方法，无论结构可靠性设计还是机构可靠性设计都是大量采用的常用方法。可靠性定量设计虽然可以按照可靠性指标设计出满足要求的恰如其分的零件，但由于材料的强度分布和载荷分布的具体数据目前还很缺乏，加之其中要考虑的因素很多，从而限制其推广应用，一般在关键或重要的零部件的设计时采用。

机械可靠性设计由于产品的不同和构成的差异，可以采用的可靠性设计方法有：

预防故障设计。机械产品一般属于串联系统.要提高整机可靠性,首先应从零部件的严格选择和控制做起。例如，优先选用标准件和通用件；选用经过使用分析验证的可靠的零部件；严格按标准的选择及对外购件的控制；充分运用故障分析的成果，采用成熟的经验或经分析试验验证后的方案。

简化设计。在满足预定功能的情况下，机械设计应力求简单、零部件的数量应尽可能减少，越简单越可靠是可靠性设计的一个基本原则，是减少故障提高可靠性的最有效方法。但不能因为减少零件而使其它零件执行超常功能或在高应力的条件下工作。否则，简化设计将达不到提高可靠性的目的。

降额设计和安全裕度设计。降额设计是使零部件的使用应力低于其额定应力的一种设计方法。降额设计可以通过降低零件承受的应力或提高零件的强度的办法来实现。工程经验证明，大多数机械零件在低于额定承载应力条件下工作时，其故障率较低，可靠性较高。为了找到最佳降额值，需做大量的试验研究。当机械零部件的载荷应力以及承受这些应力的具体零部件的强度在某一范围内呈不确定分布时，可以采用提高平均强度（如通过大加安全系数实现）、降低平均应力，减少应力变化（如通过对使用条件的限制实现）和减少强度变化（如合理选择工艺方法，严格控制整个加工过程，或通过检验或试验剔除不合格的零件）等方法来提高可靠性。对于涉及安全的重要零部件，还可以采用极限设计方法，以保证其在最恶劣的极限状态下也不会发生故障。

余度设计。余度设计是对完成规定功能设置重复的结构、备件等，以备局部发生失效时，整机或系统仍不致于发生丧失规定功能的设计。当某部分可靠性要求很高，但目前的技术水平很难满足，比如采用降额设计、简化设计等可靠性设计方沙土，还不能达到可靠性要求，或者提高零部件可靠性的改进费用比重复配置还高时，余度技术可能成为叭一或较好的一种设计方法，例如采用双泵或双发动机配置的机械系统，但应该注意，余度设计往往使整机的体积、重量、费用均相应增加。余度设计提高了机械系统的任务可靠度，但基本可靠性相应降低了，因此采用余度设计时要慎重。

耐环境设计。耐环境设计是在设计时就考虑产品在整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响，例如装配、运输时的冲击，振动影响，贮存时的温度、湿度、霉菌等影响，使用时的气候、沙尘振动等影响。因此，必须慎重选择设计方案，采取必要的保护措施，减少或消除有害环境的影响。具体地讲，可以从认识环境、控制环境和适应环境三方面加以考虑。认识环境指的是：不应只注意产品的工作环境和维修环境，还应了解产品的安装、贮存、运输的环境。在设计和试验过程中必须同时考虑单一环境和组合环境两种环境条件；不应只关心产品所处的自然环境，还要考虑使用过程所诱发出的环境。控制环境指的是：在条件允许时，应在小范围内为所设计的零部件创造一个良好的工作环境条件，或人为地改变对产品可靠性不利的环境因素。适应环境指的是：在无法对所有环境条件进行人为控制时，在设计方案、材料选择、表面处理、涂层防护等方面采取措施，以提高机械零部件本身耐环境的能力。

人机工程设计。人机工程设计的目的是为减少使用中人的差错，发挥人和机器各自的特点以提高机械产品的可靠性。当然，人为差错除了人自身的原因外，操纵台、控制及操纵环境等也与人的误操作有密切的关系。因此，人机工程设计是要保证系统向人传达的住处的可靠性。例如，指示系统不仅显示器靠，而且显示的方式、显示器的配置等都使人易于无误地接受；二是控制、操纵系统可靠，不仅仪器及机械有满意的精度，而且适于人的使用习惯，便于识别操作，不易出错，与安全有关的，更应有防误操作设计；三是设计的操作环境尽量适合于人的工作需要，减少引起疲劳、干扰操作的因素，如温度、湿度、气压、光线、色彩、噪声、振动、沙尘、空间等。

机械设计制造及其自动化，指研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

以机械设计与制造为基础，融入计算机科学、信息技术、自动控制技术的交叉学科，主要任务是运用先进设计制造技术的理论与方法，解决现代工程领域中的复杂技术问题，以实现产品智能化的设计与制造。

机械可靠性设计的精髓是：敬业，经验，知识积累，知识广博，知识会经验的结合，另外不以经济指标作为唯一追求。

所谓常规性设计基本上是：经验缺乏，知识局限性很大，设计精度低，没有采用专门材料，大量采用代用材料，并且经济指标局限性极大。

这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件(温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等)、、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、、维修条件(维修方法、手段、设备和技术水平等)、。在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。

维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，能容易地发现故障，易拆、易检修、易安装，即可维修度要高。维修度是产品的固有性质，它属于产品固有可靠性的指标之一。维修度的高低直接影响产品的维修工时、维修费用，影响产品的利用率。

可靠性设计与维修性设计的关系：

可靠性设计和维修性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。前者着重从保证产品的工作性能出发，力求不出故障或少出故障，是解决本质安全问题，在方案设计和结构设计阶段就设法消除危险与有害因素；后者则是从维修的角度考虑，一旦产品发生故障，其本身就能自动及时发现故障，并且显示故障或发出警报信号，并能自动排除故障或中止故障的扩展。

机械设计要求及原则：

1、技术性能准则：技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。例如，产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。

2、标准化准则：与机械产品设计有关的主要标准大致有：概念标准化，实物形态标准化，方法标准化。标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说，可分为必须执行的和推荐使用的两种。

3、可靠性准则：可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。

4、安全性准则：机器的安全性包括零件安全性、整机安全性、工作安全性、环境安全性。

扩展资料：

机械设计优化要求：优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。

过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而难于形成独立的学科。

参考资料来源：百度百科-机械设计（基础含义）

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指数分布：许多电子产品的寿命分布一般服从指数分布.有的系统的寿命分布也可用指数分布来近似.它在可靠性研究中是最常用的一种分布形式.指数分布是伽玛分布和威布尔分布的特殊情况,产品的失效是偶然失效时,其寿命服从指数分布.

指数分布可以看作当威布尔分布中的形状系数等于1的特殊分布,指数分布的失效率是与时间t无关的常数,所以分布函数简单.

在电子元器件的可靠性研究中,指数分布应用广泛,在日本的工业标准和美国军用标准中,半导体器件的抽验方案都是采用指数分布.此外,指数分布还用来描述大型复杂系统（如计算机）的故障间隔时间的失效分布.但是,由于指数分布具有缺乏“记忆”的特性．因而限制了它在机械可靠性研究中的应用,所谓缺乏“记忆”,是指某种产品或零件经过一段时间t0的工作后,仍然如同新的产品一样,不影响以后的工作寿命值,或者说,经过一段时间t0的工作之后,该产品的寿命分布与原来还未工作时的寿命分布相同,显然,指数分布的这种特性,与机械零件的疲劳、磨损、腐蚀、蠕变等损伤过程的实际情况是完全矛盾的,它违背了产品损伤累积和老化这一过程.所以,指数分布不能作为机械零件功能参数的分布形式.

指数分布虽然不能作为机械零件功能参数的分布规律,但是,它可以近似地作为高可靠性的复杂部件、机器或系统的失效分布模型,特别是在部件或机器的整机试验中得到广泛的应用.

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高斯分布即正态分布：是在机械产品和结构工程中,研究应力分布和强度分布时,最常用的一种分布形式.它对于因腐蚀、磨损、疲劳而引起的失效分布特别有用.

在自然现象和社会现象中,大量随机变量都服从或近似正态分布,如材料性能、零件尺寸、化学成分、测量误差、人体高度等.

正态分布的实验频率曲线有以下特征：曲线的纵坐标值为非负值；观测值在平均值附近出现的机会最多,所以曲线存在一个高峰；大小相等、符号相反的偏差发生的频率大致相等,所以曲线有一中心对称轴；曲线两端向左、右延伸逐渐趋近于零,这表明特大正偏差和特大负偏差发生的概率极小,一般很少出现；在对称轴两边曲线上,各有一个拐点,具有这五个特征的曲线,并且要求该曲线下的总面积等于1,即符合理论频率曲线的要求.

正态分布是最基本的分布,在机械可靠性设计中,主要用来描述零件及钢材的静强度失效分布,给定寿命下的疲劳强度的分布或近似分布.如果影响零件某个功能参数的独立因素很多,但又不存在起决定作用的因素时,一般都可采用正态分布来描述.当影响的因素个数n5～6时,分布就渐近于正态分布.当然,正态分布的频率曲线从负无限大到正无限大,但是强度不可能是负值的,从这一点来看,强度不可能真正的正态分布,而可能是截尾正态分布.当变异系数u≤0.30时,正态分布负值区的概率是很小的,可以略而不计,由于正态分布研究得很多,所以机械零件某些功能参数的分布规律,常用正分布.

SOLIDWORKS主要用于三维制图，并且用于简单零件级的受力分析，对于本科水平的人就很容易掌握；

ANSYS的模块很多，有限元分析具有明显优势，但建模与参数设置很复杂，一般水平的人员很难熟练掌握，尤其需要学会理论力学、材料力学及固体力学等；

至于MATLAB，对于数据分析图标整理很有帮助；

对于纯机械可靠性设计，专业性很强，一般企业不设置这个岗位，除非国防军工、航天等特殊领域，更多的可靠性设计更着重电子元器件的分析；

机械论坛很多，比如中国机械网、机械设计论坛、机械cad网等，多看看有用的帖子，你会思索很多东西，慢慢就成熟了；

第1章：可靠性基础

第2章：可靠性设计原理

第3章：疲劳强度可靠性计算

第4章：机械零件的可靠性设计

第5章：系统可靠性设计

第6章：可靠性试验

材料的疲劳曲线以横坐标为作用次数N、纵坐标为极限应力，纵坐标的刻度可按极限应力值和对应的循环次数来选取,没有严格的规定,即10MPa,20MPa,50MPa由你自己设定.