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机械可靠性优化设计的应用研究 　　【摘 要】近年来，随着机械生产技术要求越来越高，机械可靠性设计正在不断面临着极大的挑战，而机械性能的稳定性直接影响到工业生产的正常运行。因此工厂针对机械可靠性的研究，并根据机械运行情况制定出相应的优化策略，可以确保机械可靠生产，从而维持工厂稳定生产。本文针对机械优化设计相关应用进行研究，提出了一些具体优化策略，以期对提升机械安全可靠运行有所裨益。 　　【关键词】机械可靠性 优化设计 应用 　　可靠性、稳定性是衡量机械产品的重要指标，也是工业生产中机械正常运行的可靠性保障。工业的发达是依靠科技推动的，科技推动工业发展的承载点则表现在机械产品中。因此，在科技高速发展的今天，对于机械产品的可靠性要求变得越来越高，那么在实际工作中要想提升机械产品的可靠性与稳定性则必须加入机械可靠性优化设计。将机械产品与日常工作环境联系起来，然后展开优化设计，并及时更新机械零部件的性能配置，实现机械产品可靠性提升。本文针对机械优化设计相关问题进行研究，以实际机械产品优化案例进行分析，为实现机械可靠性优化提供相应指导。 　　1 机械可靠性优化设计的重要性 　　机械可靠性设计时以成品的可靠性作为基准，将外载力、零部件尺寸、承受能力等各项参数融合起来考虑。然后应用力学理论、概率理论、数据统计学等做出机械可靠性保障方案。传统机械设计方法又被称为安全系数法，其在机械可靠性优化设计的时候只要确保安全设计系数大于规定的数值即可，但是在实际应用中机械可靠性设计往往忽略了设计参数的随机性。因此在实际研究中应注意将力学作为随机变量，机械可靠性设计中认为各个受力因素会受到环境的影响，因为环境因素也是一个变量，还存在着一定的规律性可循[1]。机械强度受到材料的性能、加工精度、工艺环节的波动等影响，也呈现出一种波动性规律变化。机械可靠性设计的时候，应根据设计的不同的要求选取不同的特征函数，注意在计算的时候应考虑其离散性，使用概率统计方法进行计算求解。机械可靠性设计的时候应考虑到各个参数的随机分布，还应据此来分析出机械的实际工作状况。 　　2机械可靠性优化设计案例 　　本次机械可靠性优化设计研究选取蜗杆减速器优化设计作为研究的主要内容，一级蜗杆减速器的主要失效形式有：涡轮齿面点蚀、涡轮齿折断、键压溃、轴折断、轴承实效等几类。针对蜗杆进行可靠性优化设计的时候，其优化模型为：Rs=Rcf?Rch?Rz?Rj?Rg。其中Rcf表示蜗轮齿根弯曲疲劳的可靠度；Rch表示涡轮齿面接触疲劳可靠度；Rz表示轮轴的可靠度；Rg表示滚动轮轴可靠度；Rj表示键可靠度。蜗杆减速器进行变量设计的时候，将蜗杆的模数定为m，蜗杆直径系数为q、蜗杆轴直径ds、蜗杆头数zl、传动比i、涡轮轴长度L。可靠性设计变量表示如图1所示，其中X={m，z1、q、L、i、ds}。 　　图1 蜗杆减速器变量优化设计图 　　蜗杆减速器的体积主要受到蜗轮、蜗轮轴、蜗杆等因素的影响，因此取三者的体积作为目标函数： 　　Minf1（x）=π/4{B2（mz2）2+L1（mq）2+m?（q-2.4）2（0.9mz2-L1）+ds2[L-（1.5ds-B2）]}。其中蜗轮齿宽度为B2=[m（q+2）-0.5m]sina+0.8m。a=50°，a表示蜗轮齿宽度。则根据蜗杆可靠性优化设计相关计算，必须建立相应的约束条件，其中 ，其中式子中的 表示蜗杆允许的接触应力。蜗轮轴的强度为 。其中式子中的MD表示危险截面积的弯矩均值。 　　3 机械可靠性设计建议 　　3.1 权衡和耐环境设计 　　针对机械进行耐环境和权衡和设计，有利于设计者找出机械相对可靠的设计方案，并对机械的质量、成本、体积以及可靠性等完成优化。耐环境设计主要是基于综合考虑的一种设计方式，从机械的零部件出发，将零部件的寿命周期内的各种环境考虑进去[2]。 　　3.2 预防故障设计法 　　机械设备正常运行与否关系到机械设备的整体运作功能是否在完整的串联中各自发挥出自身的作用。整体功能大于部分功能将成为机械可靠性设计的重要目标，机械优化设计中首先要重视机械设备的可靠性，并对零部件进行严格的需求控制和选择控制。预防故障法设计中应对选用的零部件和通用不见进行验证分析，最大限度对故障进行分析。 　　3.3 简化以及余度设计优化 　　机械优化设计中，简化设计作为一种基础设计，其设计思路明确，即零部件的数量应尽可能避免冗余，减少故障出现。机械的可靠性优化设计中必须对其错误故障进行统计分析，从小故障处理做起尽可能保障机械的可靠性。通过简化和余度设计优化可以有效提升可靠性生产以及避开故障的能力[5]。简化优化设计即对机械生产中的一些不必要方式进行优化，减少一些超标负荷承载工作，调整机械各个部件的生产情况。 　　4 结语