可靠性设计方法的研究摘要：可靠性设计又称机械概率设计,是机械零件现代设计方法之一。
可靠性设计是在传统设计的基础上,将设计对象的设计参数载荷、材料性能、强度、零部件尺寸等与设计有关的参数、变量等要素处理为服从某种统计规律的随机变量,按可靠性设计准则建立概率数学模型 ,应用概率与数理统计理论及强度理论,求出在给定设计条件下零部件产生破坏的概率公式,并应用这些公式求出在给定可靠度下零部件的尺寸、寿命等 ,使其不仅符合工况运行要求 ,而且得出最好的设计参数 ,既弥补了常规设计的不足,又使设计方案更加贴近生产实际。
[1]目前 ,该设计方法广泛应用于飞机、汽车等重要产品以及其他机械产品重要部件的设计过程中。
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。
对于可靠性设计方法，在对于初学者在认知上作出一些说明，以及对于现实理论具有的指导意义。
[2]在发展情况和发展趋势上将作进一步探讨。
关键词：机械产品可靠性设计可靠性发展趋势可靠性优化设计Abstract: reliability design is also called the probability of mechanical design, mechanical parts is one of the modern design method. Reliability design is on the basis of traditional design, the design object, material properties, the design parameters of load intensity, the size of the parts related to the design parameters, such as variable elements such as processing to obey some statistical regularity of random variables ,according to the reliability design principles to establish the mathematical model of probability, the probability and mathematical statistics theory and strength theory, and under the condition of a given design parts damage probability formula, and the formula is applied in the size of the parts under given reliability, life and so on, make it not only conform to the requirements of the operation, and it is concluded that the best design parameters, both make up for the deficiency of the conventional design, and make the design more close to the actual production.At present, the design method is widely used in aircraft, automotive and other important products, and other mechanical products are important components of the design process.Basic task of mechanical reliability design is on the basis of the failure physics, combined with the reliability test and statistical analysis of failure data, providing mathematical mechanical model and method to compute the actual and practical.So that it can be in mechanical product development phase, estimate or forecast products under prescribed conditions of the ability to work or life, guarantee the reliability of the product is required.For the reliability design method, make some suggests on for beginners in cognition, and has guiding significance for practical theory.In the development situation and the trend will be further discussed.Keywords: mechanical product reliability design trend of development of reliability optimization design1 起源可靠性技术的研究开始于20 世纪20 年代，在结构工程设计中的应用始于20 世纪40 年代，即第二次世界大战期间。
可靠性技术最早应用在二战末期德国V- Ⅱ火箭的诱导装置上。
德国火箭研究机构参加人首先提出了利用概率乘积法则，把一个系统的可靠度看成该系统的子系统可靠度的乘积。
自从1946 年在国际上发表“结构的安全度”一文以来，基于传统设计法中的安全系数和结构破坏概率之间的内在关系建立了结构可靠性分析的理想数学模型，即应力—强度干涉模型，这标志着概率可靠性模型的初步建立，可靠性问题开始引起学术界和工程界的普遍关注与重视。
1957 年美国国防部电子设备顾问委员会发表的《电子设备可靠性报告》，被公认为是电子产品可靠性理论和方法的奠基性文件，由此可靠性研究逐渐发展成为一门独立的学科。
1969 年美国在苏联尔然尼钦工作的基础上，提出并建立了结构安全度的二阶矩模式，即一次二阶矩方法，打破了传统可靠性分析方式。
另外，苏联为了保证人造卫星发射与飞行的可靠性，投入了可靠性的研究工作。
美国航空航天事业迅速发展的时期，NASA 和美国国防部接受并发展了可靠性设计及实验方案，开始了机械部件的应力验证和利用应力强度干涉模型进行可靠性概率设计的研究。
1974 年美国和日本成立了结构可靠性分析方法研究组，澳大利亚、瑞典航空研究院的一些学者也都在专门研究结构可靠性问题。
[3]可靠性设计的思想可以追溯到20 世纪40 年代，以结构安全度为题的研究奠定了结构可靠性理论的基础[4]，从此可靠性技术开始引起理论学术界和实际工程界的普遍关注与重视，相应的理论与方法不断出现[5]，如：Monte Carlo 模拟法、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、响应面法、支持向量机法、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等，内容涉及静强度设计，疲劳强度设计，有限寿命设计等，对象关联结构系统、机构系统、振动系统等方面的可靠性技术的研究。
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”必须以可靠性工程作为后盾。
[6]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。
[7]可靠性设计又称机械概率设计,是机械零件现代设计方法之一。
可靠性设计是在传统设计的基础上,将设计对象的设计参数载荷、材料性能、强度、零部件尺寸等与设计有关的参数、变量等要素处理为服从某种统计规律的随机变量,按可靠性设计准则建立概率数学模型,应用概率与数理统计理论及强度理论,求出在给定设计条件下零部件产生破坏的概率公式,并应用这些公式求出在给定可靠度下零部件的尺寸、寿命等,使其不仅符合工况运行要求,而且得出最好的设计参数,既弥补了常规设计的不足,又使设计方案更加贴近生产实际。
目前,该设计方法广泛应用于飞机、汽车等重要产品以及其他机械产品重要部件的设计过程中。
机械零件可靠性设计区别于传统机械设计的主要特点是:(1)认为应力S 、强度R 都不是确定值,而是随机变量,设计时根据不同的设计要求, 选取不同的特征函数来描述,既考虑均值,又必须考虑其离散性,用概率统计方法求解。
(2)认为所设计的任一机械存在着一定的失效可能性,设计时可根据需要预先控制其失效概率或可靠度,考虑各参数的随机性及分布规律,以反映出零部件的实际工作状况。
(3)可靠性设计方法比常规的安全系数法要合理,可靠性设计能得到所要求的恰如其分的设计,而安全系数法则往往导致过分保守的设计。
因此可靠性设计在满足要求的情况下能得到较合理的结构, 从而节省原材料、加工时间,带来较好的经济效益。
从可靠性理论出发并结合机械工程的具体实践表明:机械材料特性与机械构件的工作载荷条件及其破坏过程等均有一定的随机性。
机械零部件的应力、强度、载荷、几何尺寸、物理量等都是多值的, 呈一定的分布状态。
[8]我国机械产品的可靠性设计水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，这已成为制约我国机械工业迅速发展的瓶颈，造成企业开发的产品质量的先天不足，使“质量第一、质量取胜”的经济战略方针在机械产品中难以充分体现。
随着我国加入世界贸易组织，机械产品强制认证制度的推行，企业应该保证投放市场产品的质量，这种激烈竞争的状况将使政府部门和企业清醒地认识到可靠性工程在机械产品研发过程中的重要性。