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機械設計工作的重要性，不僅體現在它是生產技術準備工作的第一步，而且還在於它將嚴重影響產品的質量和成本。下文是小編為大家整理的的範文，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺探汽車機械零件可靠性設計
摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，私人轎車的擁有量也在逐年上升，汽車的品質和可靠性是人們一直關心的問題之一。隨著世界科學技術的不斷髮展，現今汽車機械零件的可靠性已經達到相當完美的程度，其使用者可以不用擔心汽車因其機械零部件故障造成的事故和停止使用，這也是促進汽車產品大量普及的重要原因之一。由於汽車主要是由發動機、底盤、車身和電器裝置等機械以及其他的一些零部件共同組成的，所以，為了提高汽車的可靠性，就必須提高機械零件的可靠性。杜絕出現因一個關鍵性的機械零件的可靠性不好而直接導致汽車在短時間的執行中出現問題，甚至導致汽車故障與事故，給駕駛者的人身安全帶來威脅。本文就汽車機械零件的可靠性設計進行探討，以供同仁參考。
關鍵詞：汽車零部件;機械零件;可靠性設計;探討
隨著我國科學技術的不斷髮展，我國的汽車製造行業也有了飛速發展。但是與其他先進國家相比，我國汽車產品的可靠性還存在著較多的問題，汽車的故障給汽車使用者帶來的是不可估量的損失。造成這種現狀的主要原因之一，是我國的可靠性工程設計技術的應用和推廣起步較晚，雖然近些年來發展勢頭迅猛，但是仍擺脫不了“先天不足”的缺陷，由此提高和改善我國汽車機械零件的可靠性以及保證相關技術快速穩健的發展已經成為當務之急。
機械可靠性設計的任務就是提供實際計算的數學模型和方法，在機械產品的研發階段預測其在規定工作條件下的工作能力或者壽命。結合可靠性理論研究的歷史及現狀對機械可靠性設計理論進行深入分析，闡明瞭可靠性優化設計、可靠性靈敏度設計、可靠性穩健設計、可靠性試驗、傳統設計方法與可靠性設計相結合等機械零件可靠性設計理論與方法的內涵，為機械零件可靠性設計提供系統的理論和方法。
一、汽車機械零件傳統的設計方法和可靠性設計對比分析
一傳統汽車機械零件設計方法——安全係數法
為了提高汽車機械零件的可靠性，傳統的機械零件工程設計採用的是安全係數法。傳統的安全係數法藉助的是經典材料力學公式來對汽車機械零件的應力值進行計算，但是由於截面上應力分佈的不均勻性，或截面變化處的應力集中，或截面表面粗糙度的影響，或殘餘的應力以及零件尺寸的大小等因素在公式中均未得到反映，因此，設計者只能憑藉以往的設計經驗，選擇一個加大的安全係數來保證汽車機械零件設計的可靠性。由此，安全係數也被定義為強度均值與應力均值之比，公式如下：
式中：—應力均值;—強度均值;—安全係數。
其主要特點是將所承受的荷載、應力和尺寸等因素視為常量，安全係數的大小是根據以往的設計經驗來進行確定的。該方法具有直觀、簡單、有一定設計實踐依據的優點。目前這種方法仍廣泛的應用於機械零件產品設計中應用，但是因為其是根據以往的設計經驗進行設計，導致在進行設計時，所考慮到的實際因素與實際工況有著很大的差異，主要表現在：機械構件所承受的外荷載有一定的隨機性，各種零部件、構件的製造尺寸也會有些微的差別，這就不可避免的導致機械零件出現較為單薄或者粗笨的現象，導致機械零件的可靠性也隨之出現過高或者過低。一般來說，採用較大的安全係數是正確的，能夠減少產品的失效機會。然而並不能據對的防止產品失效的發生，相反的還會造成產品重量的增加，材料的浪費和產品的效能降低等等。由此可見，安全係數法這種設計方法，如果用於高精
二汽車機械零件可靠性設計方法——概率設計法
汽車機械零件可靠性設計質量是保證汽車可靠性的重要環節。汽車機械零件可靠性設計階段所賦予的產品質量和可靠性水平，對汽車產品的壽命和可靠性具有根本性的影響。
所謂汽車機械零件可靠性設計又被稱為概率設計，就是在對汽車產品效能設計的同時，運用可靠性理論和分析方法，明確汽車系統可靠性的指標，進行汽車系統設計的一種方法。所以，汽車機械零件可靠性設計決不是掘棄以往的機械常規設計方法，而是在常規設計基礎上，使汽車產品更趨完善、更加精確、更為科學的系統設計方法。概率設計能夠很好的解決兩個方面的問題：根據設計，進行分析計算以確定產品的可靠度;根據任務提出的可靠性指標，確定機械零部件的引數。
由上可知，從可靠性的概率設計的角度出發，只有在強度高於應力的情況下，且強度分佈與應力分佈有一段距離時，結構才是可靠安全的。這與可靠性的安全係數法有著本質的區別。安全係數法的理想使用條件是：材料失效應力與零件工作應力是在完全相同的應力狀態、尺寸、加工條件下取得的，而這種理想化的模型在實際工程中是很難具備的。但是，當汽車零件或構件在外載荷熱疲勞、應力疲勞、腐蝕的作用下，材料內部的組織結構或晶體缺陷將會發生相應變化，強度將逐漸衰減，強度分佈與應力分佈將會發生干涉，就有可能發生失效。失效的概率就取決於強度與應力的干涉情況，為了保證所設計的構件工作的可靠性，必須對零部件或構件提出可靠度要求。
二、汽車機械零件設計階段可靠性工作的主要環節
在可靠性設計階段，應著重抓好五個環節。
1、系統設計，進行科學的、合理的系統設計，選定目標樣車，掌握同類車型的各種試驗引數和可靠性水平，明確開發新型汽車機械的系統、分系統的可靠度要求和目標即可靠度的預測和分配，賦予各子系統的容差和空間位置。
2、詳細設計，嚴格按照系統要求，進行各子系統、零部件的詳細設計。重點把握結構、材料的選擇，應力、強度的精確計算，注意部件與整車的協調、配合。
3、考核評審，通過可靠性試驗、分析、研究、階段性的設計評審，考核設計方案是否合適;並及時反饋設計部門予以修訂設計。
4、工藝設計，在設計檔案中，明確零部件的質量要求和工藝規範，建立、健全質量驗收的標準，從生產角度 或外加工進貨角度保證零部件的可靠性。
5、試驗反饋，運用可靠性試驗資料和可靠性分析、研究的成果，及時反饋到有關設計、生產中去。
三、汽車機械零件可靠性設計的基本內容
一從系統方面考慮
1、確定汽車機械零件可靠性資料指標，主要是根據市場、使用者要求以及使用環境，進而明確汽車系統的可靠性要求;
2、確定汽車機械零件的工作環境以及汽車的工作環境，例如氣候條件、道路條件、載運條件等等;
3、決定易操作性基本要求人機可靠性，如自動變速器、自動搖窗機、轉向器變位能力、制動助力裝置等等。
4、決定維修性基本要求，在維修性設計時，應採用修復容易的結構、維修方式及診斷方式。
5、各項指標的綜合平衡不僅要考慮可靠性和維修性，同時要考慮其它質量要素，如重量、尺寸。外觀等，並把功能，成本費用包括在內，都應取得平衡，當某些方面矛盾突出時，應當以求得安全性、可靠性、耐久性為優先。某些方面也可採用折中處理。
二從零部件方面考慮
首先應該確定總成或零件的可靠性要求，然後制定出零件可靠性一覽表和高可靠性零件一覽表，並在其中指出可靠性不佳的零件，確定零件的使用壽命。計算去頂零件的失效率，並對重要的零件採用概率設計方法，同時對關鍵零件制定可靠性試驗計劃。在對汽車機械零件進行設計是採用標準間和質量穩定、設計成熟、製造水平高的零部件對其進行組裝安裝。在重要零件及部件上裝設自動監視、故障顯示、自動校正裝置。
結束語
綜上所述，汽車機械零件可靠性設計方法是將設計引數作為隨機變數處理，是在確定了產品破壞概率的前提下進行的準確計算。因此，以概率論和數理統計等作為工具的可靠性設計方法，是在對機械零件產品的使用和時效進行分析、統計的基礎上，得出的一套指導產品設計和研究的科學的計演算法則和設計方法。與常規的設計方法相比，不僅去除了主管的個人因素在設計過程中的影響，綜合考慮了外界條件變化，設計結果更貼近實際，故得到了廣泛的應用。
參考文獻
[1]張義民.機械可靠性設計的內涵與遞進[J].機械工程學報.201014
[2]劉莉莉, 張德予.提高機械產品可靠性設計途徑的探討[J].機械設計.199509
[3]陶丁祥.機械零件可靠性優化設計[J].機械設計與製造.199104
[4]孫桂林編.可靠性與安全生產[M].北京:化學工業出版社,1996
[5]浦維達編著.汽車可靠性工[M].北京:機械工業出版社,1998
[6]陳靜;郝少祥;邵鳳翔.機械可靠性優化設計的應用[J].中國煤炭.201010
[7]張義民.機械可靠性設計的內涵與遞進[J].機械工程學報.201014
篇2
淺談機械設計中應注意的問題
摘 要 本文對機械設計過程中的材料選擇，標準化的運用以及影響機械加工的過程中表面層物理力學效能的因素進行了研究。
關鍵詞 機械設計 材料 因素
機械設計工作的重要性，不僅體現在它是生產技術準備工作的第一步，而且還在於它將嚴重影響產品的質量和成本，雖然影響產品成本的因素很多，但主要與設計、製造和原料有關。本文將分別對以上的影響因素進行分析。
一、機械設計中對材料的選擇
在機械零件的設計與製造過程中，材料選擇是否得當，直接影響到零件的使用效能、使用壽命及製造成本。當碰到零件的材料選擇問題時，一般都是參考相同零件或類似零件的用材方案，選擇一種傳統上使用的材料這種方法稱為經驗選材法。當無先例可循，同時對材料的效能如耐腐蝕效能等又無特殊要求時，他們僅僅根據簡單的計算和手冊提供的資料，信手選定一種較萬能的材料。而在實際工作中許多機械工程師，常常把零件的材料選擇看成一種簡單而不太重要的任務。
一機械零件材料的選擇應滿足基本要求
1.使用效能要求。材料在使用過程中的表現，即使用效能，是選材時應考慮滿足的根本要求。不同零件所要求的使用效能是很不一樣的，有的零件主要要求高強度，有的則要求高的耐磨性，有的甚至無嚴格的效能要求，僅僅要求有美麗的外觀。
2.工藝效能要求。材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力，即要求所選材料在加工製造時首先能夠造出成品來，並且能夠便於製造、同時必須保證質量。
3.經濟效能要求。零件材料的選擇要以最小的耗費取得最大的經濟效益。
二機械零件材料選擇的方法
1.選材對產品壽命週期成本的影響。材料的選用將極大地影響了產品壽命週期成本的各個組成部分。工程實踐中，在保證產品合理功能或效能的前提下，雖然一般是選用價格便宜的材料，可降低產品的壽命週期成本;但同時我們更應注意的是，有時若選用成本雖高但效能更優的材料，由於產品的自重減輕、使用壽命延長、維修費用減少、能源費用降低等多方面的有利因素，從產品壽命週期成本角度考慮，反而是經濟的。
2.製造方法的選擇。製造方法的選擇是材料選擇過程中一個不可分割的因素，即應將結構設計、材料選擇及其可用的加工方法作為一個有機的整體看待。選材時不僅要考慮零件的某單項加工工序的成本，更重要的是應綜合考慮其整個加工路線所涉及的全部加工工序之總成本。
二、 機械設計標準化的選擇
標準化帶來的優越性表現在:能以最先進的方法在專門化工廠對那些用途最廣的零件進行大量的、集中的製造，以提高質量、降低成本。統一材料和零件的效能指標，使其能夠進行比較，並提高零件效能的可靠性。採用標準結構及零、部件，可以簡化設計工作，縮短設計週期，提高設計質量。搞好設計階段的標準化工作是降低產品成本的重要途徑在市場經濟體制下，生產廠家應根據市場的需求變化，不斷更新產品品種，提高產品質量，降低物資消耗，提高經濟效益。要達到這些目的，都離不開標準化，必須用標準化手段，從嚴把好產品設計這一關，才能使企業在市場競爭中求得生存和發展，加快新產品開發。
三、影響機械加工件表面層物理力學效能的因素
機械加工中工件由於受到切削力和切削熱的作用，其表面層的物理力學效能將產生很大的變化，造成與基體材料效能的差異，這些變化主要表現為表面層的金相組織和硬度的變化及表面層出現的殘餘應力。
一表面層金相組織的變化
機械加工過程中，在加工區由於加工時所消耗的熱量絕大部分轉化為熱能使加工表面出現溫度的升高。當溫度升高到超過金相組織變化的臨界點時，表面層金相組織就會發生變化。一般的切削加工，切削熱大部分被切屑帶走，因此影響也較小。但對磨削加工來說，由於單位面積上產生的切削比一般切削方法大幾十倍，切削區塊的高溫將引起表面層金屬的相變。
二加工表面的冷作硬化
加工過程中表面層金屬產生塑性變形，使晶體間產生剪下滑移，晶格嚴重扭曲，併產生晶粒的拉長、破碎和纖維化，引起材料的強化，其強度和硬度均有所提高，這種變化的結果稱為冷作硬化。加工表面層冷作硬化指標以硬化層深度、
表面層的顯微硬度及硬化程度表示。一般硬化程度越大，硬化層的深度也越大。
四、潤滑劑的特性及應用
為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質量，需要對工件進行切削、研磨、衝壓、軋製和拉拔等，金屬加工潤滑劑是金屬在加工工藝過程中所使用的潤滑冷卻材料。
一潤滑劑的作用和技術要求
我們使用的金屬切屑潤滑劑的主要目的是：①延長刀具的使用壽命;②保證和提高工件的加工尺寸精度;③改善工件表面的光潔度;④及時排除金屬屑，確保切削過程順利進行;⑤及時帶走切屑熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等;⑥防止機床和工件產生腐蝕和鏽蝕;⑦提高切削加工效率，降低成本。
二金屬切削潤滑劑的選擇
選擇金屬切削潤滑劑，首先要根據切削加工的工藝條件及要求，初步判斷選取純油性或水溶性切削潤滑劑。通常我們可以根據機床供應商的推薦來選擇;其次，還可以根據常規經驗進行選取，如使用高速鋼刀具進行低速切削時，通常採用純油性，使用硬質合金刀具進行高速切削時，通常可以採用水溶性;對於供液困難或切削液不易達到切削區時採用純油性金屬切削液如攻絲、內孔拉削等，其他情況下通常可採用水溶性金屬切削液等。
五、結論
在市場經濟中，為了更好滿足企業的發展，機械產品越來越先進，品種越來越多。這就要求我們在機械設計當中，對材料的選擇、標準化的應用提高到一個新的認識，在加工過程中，減少影響表面層物理力學效能的因素以及潤滑劑的合理運用。努力把我們加工成本降到合理的水平，從而提高企業的經濟效益
參考文獻：
[1]樑耀能.機械工程材料[M].南理工大學出版社，2002，2.
[2]胡家秀.機械設計基礎[M].機械工業出版社，2001，6.