机械可靠性设计的内涵与递进

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机械可靠性设计的内涵与递进机械可靠性设计的内涵与递进
张义民
(东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110004)

摘要：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。这样就可以在机械产品的研制阶段，估计或预测产品在规定工作条件下的工作能力状态或寿
命，保证产品具有所需的可靠性♂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系列可靠性设计理论与方法内涵与递进，力图为解决我国机械工
程领域可靠性设计核心技术缺乏的问题指明路线与途径以及为形成产品自主研发能力提供技术服务和储备， 对工程实际的机
械可靠性设计提供系统成组的理论与方法，可以为机械行业提供可靠性分析与设计的技术服务。
关键词： 机械产品 可靠性设计 动态可靠性设计 可靠性优化设计 可靠性灵敏度设计 可靠性稳健设计 任意分布参数
中图分类号：TH122

Connotation and Development of Mechanical Reliability-based Design

ZHANG Yimin
(School of Mechanical Engineering and Automation， Northeastern University， Shenyang 110004)

Abstract：Based on the reliability test and statistical analysis of the failure data， the basic task of mechanical reliability design is to
propose mathematical-mechanical models and methods for engineering practice. In this way the working state and life of the
mechanical product under the prescriptive working condition can be predicted in the design stage. The connotation and development
of mechanical reliability-based design is expounded by integrating modern mathematical-mechanical theories. A series of theories
and approaches， such as the mechanical reliability-based design， dynamic reliability-based design， reliability-based optimization
design， reliability-based sensitivity design， reliability-based robust design， are explained clearly and systematically. The route and
way are pointed out to solve the problem of lack of kernel technologies for reliability-based design in the field of mechanical
engineering. The reliability technique service and reserve for independent research and development are provided， and the systemic
and unitized theories and methods for reliability-based design of mechanical products in practical engineering are given.
Key words：Mechanical products Reliability-based design Dynamic reliability-based design Reliability-based optimization
Reliability-based sensitivity Reliability-based robust Arbitrary distribution parameters

0 前言

机械产品大多是众多学科交叉的高新技术的
载体。能否保证产品在运行过程中的安全可靠是机
械产品竞争的焦点，这种竞争主要体现在产品可靠
性的竞争，可见物美、价廉”必须以可靠性工程

长江学者和创新团队发展计划、国家高技术研究发展计划(863 计划，
2007AA04Z442)、国家自然科学基金(50875039)、 十-五”国家科技
支撑计划(2009BAG12A02)和高档数控机床与基础制造装备”科技
重大专项(2010BAG12A02)资助项目。20100227 收到初稿，20100425
收到修改稿
作为后盾。
所谓机械可靠性，是指机械产品在规定的使用
条件下、规定的时间内完成规定功能的能力。由于
工程材料特性的离散性以及测量、加工、制造和安
装误差等因素的影响，使机械产品的系统参数具有
固有的不确定性，因此考虑这种固有随机性的可靠
性设计技术至关重要。据有关方面统计，产品设计
对产品质量的贡献率可达 70%～80%，可见设计决
定了产品的固有质量特性(如：功能、性能、寿命、
安全性和可靠性等)，赋予了产品先天优劣”的本
质特性。