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摘要：随着国家的快速发展，计算机技术不断地深入和提高，优化设计被广泛应用于机械设计各个领域，尤其是应用于多参数设计，不止能大大提高设计工作效率，更能保证设计方案精确度，弥补常规设计方法的不足，取得令人满意的设计方案。然而，从目前我国机械零件优化设计水平来看，仍存在着较多问题亟待解决，例如：难以把握设计参数自身随机性及模糊性等。同时，设计参数随机性作为概率层面非确定性设计变量，以取值随机性为不确定性的集中表现，客观上要求设计人员利用统计方法消除其不确定性，而设计参数自身模糊性与边界不清间存在着密切联系，是模糊性所产生的非确定性设计变量，属于事物发展阶段中出现中介技术状态的结果。
关键词：机械零件；可靠性优化
引言
机械零件的可靠性对机械系统的正常运行有着较大的影响作用，只有保证了机械零件的可靠性，才能够发挥其应有的作用，使其能够更好的服务于我国人民的生活生产。但是在机械零件使用之前，很难直接判断机械零件的可靠性，这就需要将理论作为基础，从设计层面对机械零件的可靠性进行深入了解，通过各种方法对机械零件的可靠性进行分析，使机械零件的可靠性达到预定要求，使机械系统的正常运行得到有效保障。
1机械零件可靠性设计理论
随着可靠性理论引入到机械产品设计环节，机械零件的可靠性逐渐得到提升，对机械零件的制造及使用起到了较好的积极影响作用。就目前来看，可靠性理论在机械产品设计中的运用体现在以下几个方面。
1.1可靠性优化设计
一般机械零件可靠性分析就是在数据分析的基础上，对零件的质量、尺寸及安全性等各项指标进行改进，使机械零件的整体性能得到有效提升，使机械零件能够更好的适应机械运行环境，有效保证机械设备的正常运行。机械零件的可靠性优化设计是现代机械设计理论中的重要部分，需要建立相应的计算模型，通过运算对机械零件的整体进行把控，找出机械零件中存在的缺陷，进而对其进行补偿，使机械零件的各项属性达到规定标准的要求，并对其进行仿真分析，确认其是否满足使用要求，反之就要再次进行处理。
1.2可靠性灵敏度设计
机械零件的可靠性灵敏度设计是基于可靠性的基础上，进行灵敏度设计，以此充分反映各项参数对机械的影响程度。在进行机械零件可靠性分析的时候，普遍存在诸多影响因素，难以保证可靠性分析的结果，若是对所有的影响因素进行可靠性分析，势必会带来较大的成本，且可靠性分析的准确性也无法保障，这就需要引入灵敏性分析。通过灵敏性分析能够对某些不确定因素在不同条件下的变化情况进行分析，比如模拟机械零件的使用环境，找出不确定影响在具体条件下的变化，并对其进行排序，之后依据灵敏度条件进行机械零件的可靠性分析，使机械零件可靠性分析的效率及质量得到有效提升。
1.3可靠性稳健设计
这是一种基于机械零件优化设计基础上发展出来的设计方式，能够与灵敏度设计相结合，使机械零件的可靠性得到有效提升。在机械设备的装配方面，想要保证机械运行的可靠性，就需要选择可靠的机械零件，使其能够充分满足生产活动的要求，但是这并非是要选择最贵的机械零件。通过可靠性稳健设计就能够对机械零件方面的问题进行集中解决，在完成机械零件的可靠性及灵敏度试验后，进一步改进零件性能，使机械零件能够满足机械装配的基本要求，有效保证机械的稳定运行。
2可靠性理论的研究现状
在实际的加工分析过程中，不确定因素总是存在，而可靠性分析则是对相关不确定因素进行具体的分析总结，得出结论，在过去的探索工程中，通过概率论来解决该类问题，并且取得一定的成功，因此，概率论成为解决该方式最常用最普遍的手段。随着技术的不断发展以及研究的不断深入，模糊信息这一概念被开发出来并且给予了一定的应用，此后传统的可靠性分析则不仅仅是概率论分析，还加入了模糊信息。这两者的缺点在于需要大量的数据支撑和数据处理，处理复杂，并且对数据准确性有所依赖，概率数据的小误差可导致结构可靠性计算出现较大误差。在实际的计算过程中会发现模糊性和随机性所产生的原因有所差异，在进行分析的过程中，经常需要同时考虑这两种因素，对此，模糊概率计算便被提出使用。随着技术不断的发展，对可靠性分析理论的研究也越来越深入，各种模型不断建立生成，已经达到了一定的水平，并且人对于零件质量的要求不断提升，优化理论也在不断更新进步。
3机械零件可靠性优化设计的要点
通常情况下，机械参数可靠性优化设计指设计机械零件结构、公差、尺寸及材料等设计参数的过程，即可靠优化设计关键零件、可靠设计非关键重要零件、常规设计非关键非重要零件。相较于传统机械设计，机械产品可靠性设计理念认为应力（S）及强度（R）均不属于确定值且纳入随机变量范畴，设计期间立足于用户实际需求及设计要求，选择适应的特征函数进行描述，兼顾平均值及离散性，基本实现利用概率统计法求解目标。同时，机械产品可靠性设计认为所有机械设计均存在着失效可能性，设计期间主张结合实际需求最大程度降低失效概率增强其可靠程度，综合考虑各个设计参数随机性及分布规律。与常规安全系数法，可靠性设计法以用户要求及实际情况为出发点制定科学合理的设计方案，兼顾设计结构，不止大大节约加工材料及加工时间，更为企业赢得更多的经济效益，但是常规安全系数法设计理念过于传统保守，早已与时代发展相脱节。同时，机械零件可靠性优化设计能延长零件自身使用年限大大降低其失效概率，弥补常规安全系数法的不足，但是受加工材料自身强度分布及荷载分布资料欠缺的影响，一定程度上阻碍可靠性优化设计广泛应用。从理论及实践角度来看，机械材料特性及机械构件运作荷载条件、破坏过程均存在着不同程度的随机性。机械零件自身物理量、几何尺寸、荷载、强度及应力均属于多值参数且呈现相应的分布状态，尤其是强度分布及应力分布往往被视为正态分布。可靠性优化设计途径较为单一，以指定性能指针为约束大大增强机械零件可靠度，甚至以可靠度为标准促使零件指定指针呈现最优化体现，并且二者相比后者方法适用性更强。因此在实际设计的过程中，技术人员必须建立体积最小、重量最轻及成本最低的目标函数，结合几何尺寸、刚度、可靠度及强度等设计要求，搭建相应的可靠性优化设计数学模型，再依据数学模型的复杂程度、形态及规模选择出最为适宜的优化方法求出其最终优化设计变量。
结语
综上所述，在科学技术的迅速发展背景下，我国人民对机械设备的可靠性提出了更高要求，这就需要选择更加可靠的零件进行机械装配，使其能够充分满足我国人民的实际需求，为各项生产活动的顺利进行提供有利支持。为实现机械零件可靠性分析的目的，首先就要了解机械零件可靠性设计理论，并灵活运用威布尔分布法、回归分析法及最大似然法等各种分析方法，为机械零件的设计及制造提供有利依据，为我国机械制造业的发展提供有利支持。
参考文献
[1]郭铠源.基于可靠性的安全系数设计方法研究与软件开发[D].东北大学,2017.
[2]邱继伟.设计方案评价及结构可靠性稳健设计研究[D].山东建筑大学,2018.
[3]王志会.机械零件可靠性与安全系数分析及软件实现[D].东北大学,2017.
[4]魏宗平.机械非概率可靠性分析与可靠性优化设计研究[D].西安电子科技大学,2018.
[5]尚进军.机械零件结构设计的可靠性分析[J].科技与企业，2017（07）：248.