机床可靠性设计

　　机床可靠性是产品的一个重要指标，产品的可靠性一直受到人们的重视。经过几十年的研究和发展，目前可靠性理论已逐步形成了一门独立的综合学科。机械零件的可靠性设计叉称概率设计，它是将概率论和数理统计理论运用到机械设计中，并将可靠度指标引进机械设计的一种方法。其任务是针对设计对象的失效和防止失效问题，建立设计计算理论和方法，通过设计，解决产品的不可靠性问题，使之具有相应的可靠性。   

　　传统的机床机械零件设计往往采用许用应力法或者安全系数法来进行设计，并判断机械零件性能是否满足要求，是否失效。这种设计方法将在一定条件下的材料强度或许用应力、载荷及其产生的应力、材料性能及零件尺寸等都视为常量，没有考虑数据的离散性，不能定量的给出机械零件在工作中破坏的概率和不破坏的概率（可靠度）。然而，大量事实表明，受许多偶然因素的影响，零件设计的各种参数都是在一定范围内取值，并服从某种概率密度分布规律的随机量。因此，传统的机床机械设计方法已程难说明所设计的机械零件究竟在萝大的程度上是安全的。随着生产的发展和技术的进步，要求设计出重量轻、体积小而又安全可靠的机械产品，这就要求预先能估算出机械零件破坏的概率，并控制在所需要的范围内。机床可靠性设计的基本概念，就是将上述各个工程变量作为随机统计变量来处理，使设计的机械零件既轻巧x能保证其预定的功能在预定的寿命内得到充分的发挥。   

　　机床可靠性设计在应用于程实际时，需要有定量的可靠性指标，机床可靠性是指产品在规定的工作条件下、规定的时间内，完成规定功能的能力。常用的可靠性指标有：可靠度、失效率、可靠寿命、有效寿命等，其中最重要的是可靠度。   

　　机床可靠度是指产品在规定的工作条件下、规定的时间内，完成规定功能的概率，记为R，它是时间f的函数。故也记为R(z)。   

　　机床机械零件的可靠性设计方法是以“应力一强度分布干涉理论”为理论基础的，该理论认为机械零件材料的强度(极限应力)是服从于概率密度函数。   

　　当机床机械零件的强度和应力的概率密度函数曲线相互重叠时，即发生“干涉”现象，阴影部分表示不能保证工作应力在任何情况下都小于极限应力，说明设计时原属于安全的零件，实际上并不一定安全，存在一定的失效概率。机床可靠性设计的基本原理就是要在保证一定可靠度的前提下，确定有关的设计参数。其核心问题就是确定零件的可靠度，在实际设计中，往往预先规定可靠度，或已知应力和强度分布的均值及标准差值，按相关的计算确定其可靠度，再利用概率分布和数理统计的方法求得所需的谩计参数。   

　　机床机械零件设计采用可靠性设计具有很大的经济价值，因为机械零件的可靠性水平主要取决于设计阶段。统计表明，在设计阶段未考虑机床可靠性的机械零件，其维修费用比已考虑可靠性的相同的机械零件要高8倍。机械系统及其零部件的可靠性设计的具体过程和步骤可参见有关文献。

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