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1、機械產品的主要故障模式和機理

機械產品可靠性設計的根本任務是在設計階段預防潛在故障及糾正故障。GJB 3554《車輛系統(tǒng)質量與可靠性信息分類和編碼要求》中，將機械產品的故障模式分為6類：

(1)功能失效型，如操縱失靈、不啟動、不工作、卡死等。

(2)功能失常型，如壓力過高或過低、不到位、轉速異常、功率不足等。

(3)損壞損傷型，如斷裂、破碎、裂紋、扭曲變形、點蝕、剝落等。

(4)松脫漏堵型，如松動、脫落、漏油、漏水、漏氣、堵塞等。

(5)退化變質型，如老化、變質、腐蝕、銹蝕、積碳等。

(6)其他類型。

盡管不同機械產品的故障模式和失效機理各異，但多是由于機械結構的失效造成的。機械結構的主要失效原因包括：

(1)強度不夠，如發(fā)生屈服、脆斷、疲勞等。

(2)剛度不足，導致結構發(fā)生過大的變形、失穩(wěn)等。

(3)磨損、腐蝕問題。

(4)失去振動穩(wěn)定性，導致共振發(fā)生破壞

(5)溫度影響，導致結構熱脹冷縮、性能惡化、熔化等

由于疲勞、磨損、腐蝕而導致的失效在整個機械產品失效中所占比例超過80%，因此機械可靠性定量設計也往往針對這三種失效機理進行分析計算，其中強度不足產生的斷裂往往引發(fā)重大安全事故，因此在機械產品設計時，強度是機械可靠性的最基本要求。

2、機械產品可靠性的主要度量參數

在進行機械產品可靠性設計時，往往將機械產品分為整機（或稱系統(tǒng)）和零部件。度量可靠性的參數比較多，最常用的有可靠度、壽命或可靠壽命。

(1)可靠度（或失效概率）

可靠度指的是產品在規(guī)定條件下，在規(guī)定時間內不發(fā)生失效的概率。需要注意的是，這里的可靠度一般指機械產品某種關鍵故障模式不發(fā)生的概率，這反映了機械產品可靠性注重微觀機理的特點。

有關文獻中建議按照機械產品失效影響的重要性，以可靠度作為度量參數，并分成5級，見表1。具體設計計算時，根據失效影響的重要性確定其可靠度級別，作為可靠度分析評價的依據。

表1  機械產品可靠度等級水平

(2)壽命和可靠壽命

任何機械產品均有使用壽命問題，例如汽車的壽命一般為50萬公里，飛機的壽命為60000飛行小時，因此除以可靠度作為可靠性度量參數外，一般還采用壽命來度量產品的工作能力。

產品的可靠度與它的使用時間有關，也就是說可靠度是工作時間t的函數，可靠度一般隨工作時間的延長而逐漸下降。在設計壽命期內，并不是所有機械產品都能可靠工作，因此常采用可靠壽命來度量產品的可靠性，即可靠度為給定值R時的工作壽命，例如軸承常采用可靠度為0.9時的壽命作為可靠性度量參數。目前在發(fā)動機、汽車行業(yè)廣泛采用的B10可靠壽命，也是指可靠度為0.9時的壽命。

確定機械產品的實際可靠性參數，一般有2種途徑:

(1)利用試驗或使用數據樣本，采用統(tǒng)計的方法獲得。

(2)采用預計的方法，如機械可靠性定量方法、基于故障率的預計方法等。