机械零件可靠性分析的参数灵敏性分析
摘 要：机械零件的可靠性对于机械的正常使用而言有着很大的影响，当前，机械制造领域对于零件的可靠性分析十分重视，在我国也产生了一些因为零件故障引发的机械安全事故，这些事故的发生原因就是因为零件出现了问题，在进行可靠性分析的时候没有到位。为了避免安全事故的发生，在机械零件可靠性分析的过程当中，还应当对其参数灵敏性进行仔细的研究。再加上如今可靠性分析已经渗透到了机械工程当中的很多部位，包括在对工程结构的设计、强度以及寿命的分析上等等。本文就对机械零件可靠性分析的参数灵敏性进行分析，供参考。
关键词：机械零件;可靠性分析;参数灵敏性
0 引言
机械产品的最佳可靠性会对资源的利用产生直接的影响，产品的最佳可靠性有助于生产出重量轻、质量好的机械产品，在产品制造过程中也不会消耗太多的时间，因为机械零件的可靠性会受到很多因素的影响，所以，对于其参数灵敏性的分析也十分关键。机械零件的参数灵敏性无论是在零件的修改上，还是在优化上，都有着很大的作用，如果说机械零件受到了某一因素的影响发生了失效等现象，那么就制造的时候就要加强管控，让变化程度越来越小，从而来保证机械零件拥有足够的可靠性和安全性。相反，如果说机械零件所受到的影响并不是很大，那么在设计可靠性的时候，将其看成是一个确定值来制造，这样就可以将随机变量的可能性降低。
1 机械零件可靠性分析理论
机械零件可靠性分析就是指的在数据分析的前提下，将机械零件的尺寸、质量等指标加以优化，从而让零件的性能能够得到提高。在一个机械产品之中，其质量和性能如何大部分都是取决于零件，如果说零件的质量不好，那么就意味着整个机械设备的质量也可能存在问题。相反，当零件质量和性能比较好的时候，往往会带动机械产品发展，使其所制造出来的效应处于高水平状态。机械零件的可靠性优化设计可以说是当代机械理论中十分重要的组成部分，其是不可或缺的，在该理论的实践上，需要建立一个对应的计算模型，通过在模型中设计，从而看出机械零件中存在哪些问题，并及时的进行补救。并且，在这个模型当中，还可以进行仿真，看零件是否可以满足使用的需求，如果说不满足那么就需要进行二次处理，直到可以达到实际使用需求之后。与此同时，在机械零件灵敏度的设计上，这是建立在机械零件可靠性基础之上的，也就是说，只有零件符合可靠性的要求，才可以进行灵敏性设计与分析，在进行参数灵敏度分析的时候，就能够充分的看出所有参数对于机械的影响。但是，整个灵敏性分析过程会受到很多因素的制约，因而，如果说对影响因素的可靠性进行分析，那么就会导致超负荷的分析成本，对于其分析的结果并没有太多的保证。这个时候，就需要进行机械零件的灵敏性分析，在分析的过程当中，可以清晰的看出在不同条件下的变化情况，诸如对机械零件的使用环境进行仿真，就可以找出各种影响因素下的实际变化，还可以对其进行排序，随后再有针对性的进行零件可靠性分析。
2 机械零件可靠性分析的参数灵敏性分析
2.1 螺栓参数灵敏性设计
螺栓联接是机械零件紧固件可靠性分析的内容之一，如果螺栓为圆形，那么其工作应力就是4p/Nπd2。P是圆形螺栓的可以承受的剪切荷载，d是圆形螺栓截面的直径，N则为圆形螺栓的剪切面数量。按照应力和强度的干涉理论来看，可以用应力的极限状态来表示状态函数，即为g（X）=r—σ，其中，r是螺栓允许的剪切强度，而基本随机变量向量X等于（r p d）T，如果将状态函数对基本随机变量向量求偏导数，那么就可以得出以下公式：
按照之前所推算出来的公式，再将已经知道的条件代入进来，就可以得出状态函数g（X）的前二阶炬，再将机械零件的可靠性指标代入进来，就可以得出可靠性指标β和机械零件的可靠度R，再将其可靠性灵敏性代入进来，则可以得知机械零件的可靠度对于机械变量向量的灵敏性。因为在实际的设计过程当中，并没有太多的资料来支撑，但是，按照数据参数则可以确定其前二阶炬。如果说圆形螺栓的承受切剪荷载是241.44千牛，截面的直径是12.5，11.5乘以10-2毫米，而机械零件材料的强度是143.3，11.5兆帕，剪切面数量是两面，那么就可以根据已知參数计算出圆形螺栓的可靠性和灵敏性。
2.2 螺旋弹簧的参数灵敏性设计
螺旋弹簧的材料是弹簧钢棒料卷制作而成的，整个弹簧的最大切应力在内侧，公式为（1+d/2D）dGy//πD2n，d表示弹簧簧丝的直径，而D表示中径，G表示的是模量，n是表示的有效的圈数，y则表示变形的量。按照应力和强度的干涉理论来看，弹簧的极限应力公式是g（X）=r—t。将弹簧的状态函数对基本随机参数向量的话，就可以得出其偏导数，为：
按照之前所得出的公式，可以将这些已知条件代入进去，就可以得出状态函数的前二阶炬，之后，再将螺旋弹簧的可靠性指标代入进去，则可以求得其可靠性指标和可靠度，再将可靠性灵敏性代入，就可以得知机械零件的基本随机变量向量。因为在实际的设计过程当中，并没有太多的资料来支撑，但已经知道了其前二阶炬，如果弹簧的尺寸和材料前二阶炬分别是Ur，σr等于（1714.02，83.202）兆帕，尺寸等于13.5，6.75乘以10-2毫米，那么就可以通过计算得出螺旋弹簧的参数灵敏性，最终求得螺旋弹簧的可靠性指标和可靠度为3.913 4和0.999 954。
3 结束语
本论文在机械零件的可靠性分析基础之上，对机械零件的参数灵敏性进行了计算，主要分析了螺栓的参数灵敏性设计和螺旋弹簧的参数灵敏性设计，本文的计算方法基于已知随机参数前二阶炬的前提下实施计算，从而使得实际的计算结果和机械零件可靠性更加接近。
参考文献：
[1]姜永秋.机械加工工艺对零件加工精度的影响及控制的探讨[J].冶金与材料，2019，39（03）：49+98.
[2]陈国峰.机械加工工艺对零件加工精度的影响及控制的探讨[J].内燃机与配件，2019（10）：73-74.
[3]杨站站.机械零件可靠性的优化探究[J].山东工业技术，2019（05）：
24.
[4]冯昕宇，祝锡晶.机械零件结构设计可靠性分析[J].设备管理与维修，2019（04）：43-44.
上一篇：应用数控技术加工多线螺纹