工程机械概论篇1
工程机械产业要想持续性发展,需要产业相关方面系统地发挥作用。未来几年,中国工程机械的发展趋势有六个方面:一是竞争加剧,工程机械行业整体利润率在逐步降低,但总体上还是要高于其他一些行业,工程机械行业需要理性发展、良性竞争;二是工程机械行业集中度还很低,行业的分化会逐步展开,企业淘汰率增高;三是工程机械关键零部件产业发展潜力巨大;四是工程机械产业的区域集中化趋势将加强;五是工程机械产业的自主研发能力将会增强;六是将逐步走向世界形成以中国为主的国际性大企业。中国工程机械工业协会会长祁俊先生表示:目前行业产销虽然大幅下滑,但降幅趋于稳定。未来20年,工程机械行业还会有较好的发展前景,行业预计将不会再出现大起大落的现象,2013年的行业整体形势看好,将继续稳步发展。
二、工程机械风险因素分析
伴随着工程机械产业的快速发展,工程机械保险也如火如荼。同时,工程机械的出险概率也与日俱增。从多年的事故原因分析,工程机械出险的主要原因归纳如下:
(一)意外事故
1.人为因素。工程机械操作人员的专业操作技术对意外事故发生产生很大的影响。例如工程机械设备中最常见的土方机械中的挖掘机,出险原因多为操作人员的技术不娴熟、经验不足,操作中遇到问题判断不准确或失误造成挖掘机出险。操作人员本身的素质、操作技能不过硬导致设备受损。工程机械操作手是一个对操作安全要求颇高的职业,持证上岗更是国家职业资格培训、审核,以及产业技能及安全保证的必要环节。工程机械的高速发展对工程机械操作人员的数量需求起到了快速拉升作用,导致大量操作人员希望能快速获取操作资格证,因此很多地方单位核发操作证时出现乱象,培训考核体制不完善或者形同虚设,未经严格审核的资格证无疑埋下了安全事故的重大隐患。
2.碰撞、倾覆风险。从多年的出险案件来看,碰撞、倾覆是工程机械出险的主要原因,这是由工程机械设备所处施工作业环境的特殊性决定的。
3.飞行物体及其他空中运行物体坠落。主要是在矿山、山体作业的工程机械,极易发生石块滚落、飞射、坠落导致工程机械受损。
4.自燃。大部分自燃都是由于工程机械内部电器、线路等发生故障造成,除产品质量存在一定的问题外,就是和施工环境、违规操作、设备保养有关。
(二)自然灾害风险
1.暴雨、洪水。在地势低洼地区和土质松软作业面施工的工程机械,若发生暴雨、洪水等自然灾害,工程机械设备极易发生被淹没、冲毁导致损失。
2.突发性滑坡、泥石流、地面突然下陷下沉。在斜坡上施工,岩土体受重力作用极易发生滑坡;受大雨侵蚀,地面下陷容易引发事故;由于雨水浸泡侵蚀,山体易发泥石流等灾害导致机械受损。
三、工程机械保险市场现状
(一)地区发展不均衡但推进较快随着“十一五”期间,工程机械产业集群的加快形成,全国逐步形成工程机械行业发展较为发达的地区,从地域分布上来看,主要集中于东部沿海、湖南、四川等省份,例如徐州地区工程机械产业群,湖南长沙市工程机械产业群,山东工程机械产业群,长三角工程机械产业群等。随着各家保险公司对此类业务重视程度的提高,加上“十二五”期间国家宏观政策支持,湖南、江苏、上海、山东、四川、广西、安徽等地在该保险业务上具有较大的发展空间。
(二)市场竞争日趋激烈但呈现差异化发展随着工程机械保险市场的不断发展,工程机械设备作为国家装备制造业的重要组成部分,其保险也成为各家财险公司争夺的重点。无论是从销售渠道搭建、产品结构调整、费用结算、费率厘定、客户服务等方面的竞争都变得异常激烈。近几年,人保财险公司在该项业务上实现了高速增长,在工程机械保险领域取得了一定的成效,但后援平台搭建迟、启动晚,理赔反应速度与质量难以快速提升和改善,需要我们通过建立专业化经营团队、提升理赔服务水平来适应市场发展需求,提升公司竞争力。目前市场上工程机械业务的主要承保主体有人保财险、大众产险、平安财险、太保财险等,都单独开发了工程机械设备保险条款,并且在开展该业务上均有独到之处。例如平安公司较早使用了工程机械保险专用条款,主攻方向是总部与卡特彼勒公司签的总对总协议所包括的卡特彼勒工程机械业务;大众公司不断完善条款,主要精力全部投入到该险种中,近几年已取得显着成效。
(三)工程机械保险对芜湖市基础设施建设保障有力且空间较大工程机械作为基础建设的基本施工工具,一直被广泛地应用于城镇及农村的房屋、道路、桥梁、水利以及其他公共设施的建设,因此工程机械为推动芜湖城市化建设和新农村建设起到了积极作用。城市化建设进程直接拉动工业化进程,工业化和城市化的必然结果是带动固定资产投资快速增长,进而产生了对工程机械产品的需求。工程机械保险有效地化解了由于施工过程导致的意外事故产生的风险,不仅保障了投资者的财产安全,也对芜湖地方基础建设的持续稳步推进起到了重要作用。以芜湖市工程机械保险量最大的人保财险芜湖市分公司为例,仅2012年,工程机械保费收入达到3000余万元,累计赔付逾2000万元,有力促进了工程机械产业的健康发展,同时也为芜湖市基础设施的建设提供了保驾护航的作用。随着芜湖市经济的快速发展,城市框架的逐步拉开,高铁、港口、高速公路等基础设施的大力推进,也必将为工程机械产业的保险和保障作用发挥带来更大的发展空间。
四、工程机械保险业务开展中遇到的问题
(一)产品方面为满足工程机械保险市场的需求,结合工程机械设备的特点,并考虑其风险防范与控制,人保财险安徽省分公司于2009年4月出台了《中国人民财产保险股份有限公司安徽省分公司工程机械设备保险条款》,人保财险总公司于2011年也开发了《中国人民财产保险股份有限公司工程机械设备综合保险条款》,并在市场上推广使用,并取得了较好的市场反应。当前推行的工程机械保险条款是在原有财产险条款基础上进行适当改造的,但是在实际使用过程中,发现条款在责任范围、附加条款、费率水平等方面不能完全满足客户全面保障的需求以及风险控制的要求。
1.工程机械设备面临的风险情况复杂,现行条款附加险较少,无法满足全面风险保障的客户需求。
2.工程机械保险市场起步晚、竞争强,保险产品呈现同质化。因此,实施差异化服务,细分市场,为不同需求的客户提供个性化保障,必须具备完善且有竞争优势的产品。
3.工程机械应用范围广、施工环境复杂多样。现行工程机械保险费率厘定较为简单,一些重要因素未列入费率调整因子,使得部分高风险业务的费率无法满足风险对价,而一些低风险业务没有得到相应优惠。目前工程机械保险条款主要是基于财产险条款开发的,不能全面适用于工程机械风险,一些措辞不够严谨,容易发生纠纷。
(二)承保方面由于工程机械设备和一般财产险保险标的风险有很大不同,作为一个动态的标的,风险明显高于一般保险标的。但由于市场竞争激烈,各家财险公司往往为争夺市场,在承保时表现为:承保时增加约定,如修理时必须使用原厂配件;在商指定的修理厂修理;扩展保险责任等。
(三)理赔方面由于工程机械的施工地点随工程项目地点而变化,异地出险案件较多,理赔问题突出,主要表现如下。
1.专业人才缺乏。由于工程机械设备制造的专业性较强,且工程机械保险开办的时间较晚,系统内精通工程机械技术的人员缺乏,查勘定损人员不了解相关知识,只能依赖于当地维修厂或公估公司,查勘定损处于被动。
2.代查勘质量不高。工程机械设备一般在异地使用,作业环境特殊,矿山、隧道、桥梁、涵洞、水塘等都可能是出险地域,为查勘理赔工作带来不便。由于出险后必须保证及时查勘现场才能准确判断是否属于保险责任,所以工程机械保险业务的委托代查勘效率显得尤为重要。代查勘工作需要系统内给予协助和配合,然而现实情况是有的出险地公司根本没有该险种的查勘定损技术人才,有的公司即使有这方面人才,由于出险地环境恶劣,推诿不接受代勘委托,不仅影响了赔案的时效性,也容易产生道德风险。
3.缺乏统一的报价定损标准。目前理赔系统未建立全国统一的工程机械报价系统。由于工程机械设备本身的特殊性,使其维修费、材料费、施救费用相对较高。定损人员对维修工时费、材料费、施救费缺乏标准,也只能依赖于维修厂或公估公司的报价。缺乏定损标准也是工程机械保险业务赔付率较高的原因之一。
(四)财务制度方面
1.目前大部分地区,工程机械业务渠道来源大部分是银行或融资公司,保险期限一般与贷款期限一致,通常为三年期或四年期。根据公司现行的财务制度,对于长期业务,已赚净保费是按保险期限分摊的,但是销售成本大部分摊入产品销售的当年,给当年产品线的利润带来了很大的压力。
2.工程机械设备的保险期限较长,三年期或四年期保费一次性交付、手续费一次性支付。若发生中途退保,有两种情况,一种是投保人仍继续与保险公司合作,则能在后期保单中将退保保单的手续费扣回;另一种是投保人已经停止与保险公司的合作,则已支付的手续费将无法扣回。
五、工程机械保险业务应采取的有效策略
(一)修订、完善条款,增强市场吸引力
1.对现行工程机械保险主险和附加险条款进行全面的梳理、修订和完善,提高产品的规范性、可操作性、市场适应性,增强产品吸引力和竞争力。
2.根据市场及客户的需求,将一些市场需求度高、风险适度的附加险条款增加到条款中。
3.合理厘定费率,提供更加细化的风险调整因子,计算方法简单明了而不能复杂。
(二)约定承保条件,做好风险管控
1.针对不同的风险,需要单独设置免赔额或者赔偿限额,比如对于施工条件恶劣地区,将免赔率提高到30%;对于第三者责任风险,设置每次事故责任限额,设置每人责任限额;对于施救费设置每次限额和累计限额等。通过改善承保条件,更好地控制承保风险。
2.合理使用扩展附加条款。
(三)建立理赔数据库,完善培训考核制度
工程机械概论篇2
关键词：机械动态；渐变可靠性；技术；评述
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.203
1前言
在我国工业化进程的不断加速下，机械产品性能被提出了更高、更新的要求。机械运行融合了多门学科知识，通过对机械故障信息的有效分析，来提高产品性能，使其更加可靠。机械产品的可靠性，为机械设计的重要内容，而要确保机械产品的运行状态的可靠性，还需要对其运行各环节进行预测，包括使用周期、机械故障灯，进而降低产品成本，提高C械生产效率。
2机械动态及渐变可靠性分析
2.1概述分析
众所周知，机械动态设计通常是依据机械产品的动态特征、设计方案等，来对机械产品运行状态下呈现出的物理及几何特征，通过预测、优化设计等，来对产品进行全面分析与设计。机械动态可靠性理念，主要是基于机械动态设计领域中所提出来的，其可靠性通常要在概率动力学基础前提之下，通过对产品振动状态、运动状态的深入研究，来分析其具体的可靠性指标，进而与机械产品的相关动态指标进行对比，以便更好的予以机械产品的动态可靠性设计。而在机械动态可靠性的设计中，通常会由于机械产品的冲击、振动影响，对其工作精准度、运行可靠性造成影响，并在一定程度上缩短了产品的使用年限[1]。所以，在对机械动态进行可靠性设计时，还需要对其具体理论、具体方法进行全面、可观的评估，揭示机械产品在运行过程中有可能出现的各种状况。
动态可靠性一般包含了机械动态系统方面的可靠性，指的是产品在运行过程中呈现出的可靠性。在这当中，动态强调的是机械产品具体的动态属性，包括了机械产品具体的振动频率、能量传递、输出响应等等。需要注意的是，机械产品通常会在几何尺寸、强度、物理变量等条件下，呈现出不同程度的随机性，进而使得机械产品在整个运行过程中都处于动态过程。而机械产品在相关工作条件之下所形成的具体参数，均会结合具体条件、具体时间而发生相应的变化。一般，机械产品在运行中所发生的随机变量，也会直接影响到产品的动态可靠性。因此，也需要对这方面的内容进行科学性的处理。
2.2动态可靠性分析
动态可靠性的研究，主要经历了两个阶段。第一阶段主要是以穿越理论作为基础所开展的研究，起源于二十世纪四十年代，是关于超越概率公式和概率计算方法的研究，在这一研究过程中，是以超越问题作为研究的基础，通过对高斯激励下非线性体及平稳反应的探究，来对超越概率的内容以及平稳、非平稳问题的理论分析，进而推算出关于机械动态可靠性的公式。而第二个阶段则是以正交展开、模拟形式、随机摄动等为基础，开展的动力学研究[2]。其中的摄动主要是用于计算相关统计矩，在分析结构振动问题过程中，通过对摄动有限元法的分析、应用，所得出的动力荷载状态下的动态可靠性计算公式。正交展开则是在二十世纪八十年代出现的，可以分析结构动态响应的一种方式，主要用于流体力学相关问题的求解。而把有限元结合到可靠指标的计算中，并推算出相关相关可靠性的方式，也属于模拟形式，为机械动态可靠性的计算、分析提供了必要基础。
2.3渐变可靠性分析
机械动态及渐变可靠性，主要是在原有可靠性理论、技术等基础上不断发展而成的。相对来讲，机械产品渐变可靠性，是对机械可靠性理论、性能劣化机理以及机械动力学等有机结合所形成的系统、科学性理论方法，是一种适合机械产品生产与发展的理论及方法。通过在原有机械产品动态与可靠性分析基础上，探索出机械动态及渐变可靠性的巨大发展潜力，以便更好的推动我国工业技术的发展，为大型机械设备的设计提供可靠的理论与技术保障。机械动态及渐变可靠性理论，抛除了以往的固定设计理念，在整个机械设计中，更加的深入，精确度更高，能够满足机械产品的质量要求、性能要求、可靠性要求。该种工作理论，是对机械产品可靠性设计、劣化机理理论的结合，能够有效预防机械产品实际运行中所出现的磨损、腐蚀及裂纹等现象，进而大大提升了机械产品可靠性指标，确保其生产达到相关要求。当然，在渐变性设计中，若是机械产品性能参数在时间变化下，发生了相应的变化，就要对产品寿命周期进行详细分析及评估，以提升机械产品运行可靠性。
2.4机械动态及渐变可靠性发展研究
在机械动态的可靠性设计中，要注意兼顾机械产品的相关参数及具体性能，以保证机械产品动态运行的可靠性。当前，机械设计在产品可靠性研究上，已经取得了一定的成就，但还需要对产品详细参数、数据等予以系统分析，进而有效解决机械产品在设计中所呈现出的信息概率缺失现象。另外，在机械可靠性的研究上，未来还要从非线性随机动态条件下，机械的可靠性设计问题、解决渐变失效问题等方面着手。而在动态及渐变耦合状态下的失效问题，包括振动导致的失效及静态失效等，要把各种类型的失效耦合表征出来，以便设计与制造，并未故障预测等提供可靠依据。另外，在概率信息上，当前的信息采集通常集中于设计过程中，通过使参数满足相关正态分布的要求，来进行概率信息分析。这种方式很容易由于其不服从正态分布参数，而导致设计误差。所以，还需要有效解决概率信息缺失问题。
3结束语
在机械产品设计中，为确保产品性能，就需要对其可靠性进行分析，通过预测产品在相关工作条件下的运行状态、寿命周期、有可能出现的机械故障等，有效排除产品生产薄弱环节，进而降低生产成本，以保证产品运行可靠性，让机械产品的生产效率得到有效提升。
参考文献：
工程机械概论篇3
关键词：可靠性；机械制造工艺；指标体系；评价
中图分类号：tH16文献标识码：a文章编号：1009-8631（2012）（11-12）-0034-01
1引言
机械制造过程是一个复杂的动态过程，包括加工设备、夹具、刀具、检测设备、加工对象及工艺操作控制人员等。论文将机械制造过程作为研究对象，分析其对产品可靠性的保障能力，因此无论是研究对象还是分析内容都具有其特殊性，不同于普通产品，因而相关的可靠性概念不能简单地采用通常的系统可靠性定义，而需要根据对其规定的功能来加以定义。论文参考可靠性的通用定义，结合机械制造过程的特点，将机械制造的工艺可靠性定义为：机械制造过程在规定的条件下和规定的时间内，保证加工出来的产品具有规定的可靠性水平的能力。这里，机械制造过程就是产品的机械加工阶段，包括了产品的工艺设计与实现。
2机械制造的外部条件
机械制造的外部条件是指机械制造过程在规定的时间内所处的预先规定的全部外部条件，包括人员、设备、材料、工艺、测量、生产环境等条件。人员条件是对与制造过程相关的所有人员的要求，主要包括工艺设计人员、操作员、检验员等应具备的条件。设备条件是指对实现制造任务所需的所有设备的要求，主要包括对完成生产任务所需的生产、工具等所必需达到的要求。材料条件是指对构成产品（工件）实体的主要材料和在制造中起辅助作用而不构成产品实体的辅助材料所需要具备的条件。工艺条件是指完成制造任务所采用的技术方法及相关工艺文件的要求，包括对工艺技术、工艺方案、工艺流程、工艺规程、工艺细则、工艺标准、操作方法和工艺参数等具体的要求。测量条件是指对原材料检测、生产过程控制、产品质量检验、环保监测等过程所需具备条件的要求。生产环境条件是指生产（包括设计、加工、处理、装配、检测、计量、调整、试验等）的空间或厂房的大小、高低、通风、照明、温度、湿度、振动、噪声、洁净度、电磁辐射、静电、动力供应以及现场生产管理等环境条件要求。
3评价机械制造可靠性的基本概念
反应机械制造可靠性的基本概念主要有以下几个：第一，工艺故障发生率。在机械制造过程的工艺故障定义为在规定的条件下，机械制造过程丧失保障产品的可靠性指标这一规定功能的现象。一旦制造过程发生了工艺故障，无论是加工完成后产品的可靠性达不到规定要求的“软故障”还是制造设备自身出现的影响其完成加工任务的“硬故障”，势必影响加工任务的顺利完成，为生产商带来损失。因此，制造过程中应该尽量避免工艺故障的发生。在生产实践中，由于多种因素的影响，工艺故障总是不可避免的，但是对一个工艺可靠性水平令人满意的机械制造过程来讲，工艺故障的发生必然较少，所以这里提出了工艺故障发生率这个指标来评价一个制造过程发生工艺故障的频度。第二，工艺故障平均维修时间。对于复杂系统来讲，高可靠性本身不足以保证系统在需要时是可用的，还需要确保它能够快速地修复，特别是对机械制造过程来讲，只有及时地排除工艺故障，才能尽量减低制造过程工艺故障造成的损失。因此，需要通过工艺故障平均维修时间来衡量制造过程针对工艺故障的修复能力。第三，工艺稳定性。机械制造过程保障产品孔位特征的能力主要表现为产品孔位特征的加工过程是否稳定以及产品是否具有足够的加工精度。工艺稳定性是指在规定的时间内，由机械制造过程加工的产品的孔位特征值保持在一定的范围内，即具备要求的精度和偏差。论文通过机械制造过程的工序能力来衡量工艺稳定性。机械制造过程的工序能力是指工序处于稳定受控状态时，加工出来的产品质量满足技术规范要求的能力，通常通过产品孔位特征值的变异或波动来表示。工序能力取决于机械制造过程的技术能力和管理水平，决定于影响加工过程的因素（人、机、料、法、测、环等），并非决定于孔位特征的公差，但是为了通过机械制造过程的数据来评价其工序能力，需要通过与孔位特征相关的综合工序能力指数来进行评价。第四，工艺自修正性。由于多种因素影响，机械制造中不可避免地会产生加工误差。因此，对产品孔位特征的控制主要是确保加工误差在工艺文件允许的范围内。产品一般都需要按照规定的工艺路线经过多道工序加工完成，在每道工序的加工过程中都可能产生加工误差，而最终决定产品孔位特征的往往是位于工艺路线中靠后的工序，因为在前面工序中产生的加工误差有可能在后续的工序中予以修正。机械制造的工艺可靠性是一个比较抽象的概念，对一个具体的加工过程，需要全面客观地评价其工艺可靠性水平，这就要求在理解机械制造过程功能的基础上，确定评价制造过程保障产品可靠性能力的定量指标。由于产品可靠性的保障涉及多方面因素，因此不可能用单个的指标来评定机械制造的工艺可靠性，只有通过一系列的评定指标才能全面的刻画其完成规定功能的能力，这一系列的评定指标构成了机械制造的工艺可靠性的指标体系。
4工艺可靠性指标体系的选择标准
为了合理准确的评价机械制造的工艺可靠性，将其评定指标体系的选择标准归纳为以下几点：
4.1完备性：指标体系应能够全面地描述机械制造的工艺可靠性要求的各个方面；
4.2适用性：指标体系应能够与机械制造过程的运行机制相适应，即与制造过程功能失效的各种模式相对应；
4.3可计算性：能在实际机械制造过程中进行定量计算，这样才能定量评价制造过程保障产品可靠性的效果；
4.4可达性：指标应对机械制造过程完成其规定的功能起指导作用，只有制定出制造过程能够达到的功能要求，才能够对制造过程的能力提出合理的定量要求；
4.5可组合性：指标体系应能够适用于大多数制造过程，并根据具体的制造过程选取其中部分指标评价其工艺可靠性水平。
5工艺可靠性指标体系
机械制造的工艺可靠性指标体系的确定应依据工艺可靠性的定义，对定义中规定功能所涉及的各要素进行分解描述，然后再进行综合。在指标体系的确定中要考虑到机械制造过程的多加工设备和多工序的特点，同时注意到指标体系的完整性、适用性、可计算性等要求。由于产品的加工数据主要来自产品的孔位特征测量值，因此对机械制造过程的能力评价主要建立在对产品孔位特征测量值进行分析的基础上。根据前面的分析，在人员、材料、测量、生产环境等条件都能够充分保障的条件下，机械制造的工艺可靠性主要受加工设备和工艺的影响。我们用工艺可靠度、工艺故障发生率、工艺故障平均维修时间、工艺稳定性、工艺自修正性几个概念一起作为评价机械制造工艺可靠性的指标体系。
参考文献：
工程机械概论篇4
【关键词】机械原理；实验教学；教学改革
机械原理作为机械与近机类重要的理论基础课程，在整个专业教学过程中占有重要的地位，不少学者提出了机械原理创新实验教学方法[1]。机械原理是在已学的工程制图、理论力学等基础课后开设的专业基础课程，通过机械原理的学习，逐步拥有把本专业所学知识运用于实践的能力。学生对机械原理基本概论与原理掌握程度直接影响后续课程的学习。而面对机械原理枯燥的概念性知识的讲解，虽然可以借助多媒体等一些现代化手段进行课堂生动讲解，但学生将所学知识运用于实际的能力较差。通过实验教学这一环节可很好的深化学生对基本概念的理解和掌握。传统的机械原理实验课程教学[2]多采用先对模型以及典型机构的观摩加深学生的印象，也有采用创新性实验设计的方式让学生在实验过程中动手做自己的实验，在部分学校实践教学中取得了较好教学效果[3]。针对我校现阶段所处的发展时期，在机械原理教学过程中为了提高学生的学习兴趣，加深课堂所学概念和原理的理解，提出了一种实验创新教学模式。
1合理的利用学校现有资源
我校目前正处于机械专业发展的初期，在资源有限的条件下，为了给学生创造良好的学习条件，我们在做相关专业的某一个实验时，同时会向学生开放所有的实验室。实验室所有的设备器材都可以使用，例如我们在进行机械原理齿轮凸轮创新机构设计时，我们会提供齿轮凸轮传动机构的机构运动简图，以及齿轮的表达符号，同时开放齿轮凸轮柜（包括各种类型的齿轮与凸轮），齿轮范成法制造过程实验室，以及减速箱拆卸组装实验室参观具体的运动模型等等。这样整合所有实验室的资源，把实验室变成一个类似小工厂的模式。尽可能多的包括实验教学中的所有模型。其次，充分利用学校实验室配备的多媒体教学资源，在模型进行讲解的同时，作为实验老师，还会对所认识的机械结构或机构进行动画演示，然后让学生学习相关模型的动画制作。同样以齿轮凸轮创新机构设计为例，我们不但给学生讲解动画运动的机构运动原理，并教学生运用软件进行动画制作（采用软件进行动画制作教学过程使学生的学习兴趣有明显的提高），让学生在看演示听讲解的过程进一步对其工作原理有充分理解。
这样在实验教学过程中，不只是老师单调乏味的讲解自己的观点，通过这种动画制作的方式，增加了师生之间的交流，具有很好的互动性，使得实验气氛活跃，增加学生的学习兴趣。
2充分利用学生的资源
现在的大学生基本上都有自己的学习电脑，遇到不会的问题第一时间都会到网上搜索，因此充分利用学生自己的资源也相当重要。机械原理主要侧重在对基本概论、符号、字母以及基本原理的理解掌握。为了提高学生的学习兴趣，在机械原理实验教学过程中，将参与实验的学生采用分组合作的方式，通过实验室的第一步讲解，以及动画的观看，课后会让学生回去制作自己设计方案，一般每4-5人一组设计一个可行的实验方案。实验方案不限制任何机构的选择，提倡学生在课外进行自主设计，并把自己的想法用简单的机构符号绘制出机构运动简图，并对其是否干涉以及自由度等进行运动原理的计算。同样像齿轮凸轮机构的创新实验，每一个小组的人员首先提出自己的设计意图包括自己设计的运动简图，在一起进行讨论，然后选择一个较为好的实验设计方案，进行运动动画的制作以及运动简图的绘制。并在下一次实验时对各组做好的机构模型进行拼接。
通过实验过程中学生课后自主设计过程的实施，提供了学生创新创作的广阔平台，使学生对所运用到的实验模型的的表示符号，机械运动原理的设计方法以及合理性计算有了更加深厚的理解和掌握。
3实验室动手实践
机械设计过程理论和实践存在一定的差异，因此虽然每一组都有自己绘制好的机构运动简图，但在实验室进行具体拼接和装配的过程中，总是会存在这样或那样的问题。像齿轮凸轮机构的创新设计，不同的实验设计组提出的设计方案各不相同，但都会存在问题，最常见的问题有部分机构虽然原理上能行，一个自由度一个驱动机，但凸轮就是不能动；还有就是有的同学在设计机构时由于运动链条数过多造成计算自由度选择原动机数目不准确。在这种情况下，一方面，促使学生反思自己设计方案上的问题，在设计小组内进行的讨论，以寻找解决问题的方法，另一方面，指导老师根据自己的实践经验和知识积累，指导帮助他们从哪些地方去寻找问题的根源并解决问题，从而使所设计的机构能到达预期的目标。
通过讲解和学生自己动手创作过程后，在实践过程中让学生感受理论知识与实践工程操作的区别，体会工程实践中并不是所有设计好的机械原理图都能转化成所需要的运动机构，促使学生从实践中不停的反思，培养学生创新设计思维与解决工程实际问题的能力，同时培养学生工程实践当中的团队协作能力，增加师生之间的互动，在通过这样一系列实验设计课程锻炼后，加深学生对机械原理中知识链的理解和掌握。
4总结
通过采用上述的创新实验教学模式，一方面，充分利用了学校对学生开放的实验室资源和学生自己拥有的资源。另一方面，通过分组自主创作的方式，充分调动了学生学习的积极性，提供学生课后创新创作的广阔天空，提高学生的创作兴趣，锻炼学生的团队协作能力，增加师生互动提高学习效率。通过多组机械班的实验教学，对其中创新性实验设计采用该实验教学模式，取得了较为满意的教学效果。明显提高了学生的学习兴趣，学生表现出对机械原理中基本概念理解清晰，对常见符号以及对机构运动简图的识图制图能力运用自如，并能根据工程实践合理的选择相应的机构。基本能达到学以致用的效果，使学生具有根据实际问题提出具体可行的解决方案的能力。
【参考文献】
[1]牟萍，文宁，凌丹，杜丽.挖掘创新点，促进机械原理实验改革[J].实验技术与管理，2010（4）.
工程机械概论篇5
关键词：机械产品；概念设计；方法研究
abstract:theconceptualdesignisthemostimportantpartinproductdesign,isalsothemainmeanstoimproveproductquality,reducecostsandimprovethecompetitivenessofenterprises.Basedonthedefinitionandcontentsofconceptualdesign,analyzedthedesignconceptandmethod,togivetheoreticalandtechnicalexchanges.
Keywords:mechanicalproductconceptualdesign;researchmethod;
中图分类号：F407文献标识码：a文章编号：
机械设计的内涵及其特性
1.1机械设计内涵
在确定任务之后,通过抽象化,拟定功能结构,寻求适当的作用原理及其组合等,确定出基本求解途径,得出求解方案,这一部分设计工作叫做概念设计。产品设计的根本目的就是要创新产品,满足市场需求和占领更大市场。产品设计本身是创造性的劳动,设计的本质是创新。因此,重视创新设计是增加机械产品竞争力的根本途径。
1.2机械设计的特性
概念设计具有如下特性:
(1)创新性：创新是概念设计的灵魂。只有创新才有可能得到结构新颖、性能优良、价格低廉的富有竞争力的机械产品。这里的创新可以是多层次的,如从结构修改、结构替换的低层次创新工作到工作原理更换、功能修改和增加等高层次的创新活动都属于概念设计的范畴。在众多设计路径所产生的设计结果中,将产生一组可行的“新”方案。
(2)多样性：概念设计的多样性主要体现在其设计路径的多样化和设计结果的多样化。不同的功能定义、功能分解和工作原理等,会产生完全不同的设计思路和设计方法,从而在功能载体的设计上产生完全不同的解决方案。从而产生了机械式手表和石英手表这两种完全不同的设计结果。
(3)层次性：概念设计的层次性体现在两方面。一方面,概念设计分别作用于功能层和载体结构层,并完成由功能层向结构层的映射。如功能定义、功能分解作用于功能层上,而结构修改、结构变异则作用于结构层,由映射关系将两层连接起来。另一方面,在功能层和结构层中也有自身的层次关系。例如功能分解就是将功能从一个层次向下一层次推进。功能的层次性也就决定了结构的层次性,不同层次的功能对应不同层次的结构。
2.机械产品设计过程的主要步骤及基本内容
对于机械产品设计过程的不同理解,从本质上说是由于对设计的内涵有不同的认识和对设计的理论有不同的理解。机械设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计等四个阶段。机械电子系统从本质上说是电子化了的机械。它所实现的功能和工艺动作过程与机械系统基本相同,只是在实现方式和方法上电子化。它的概念设计步骤包括：功能分析与功能结构构图设计工艺动作基本构成执行机构及其系统的控制方案构思、设计。
机械电子系统概念设计的基本构成如图1所示。其基本内容包括:①功能分析与功能结构设计；②执行运动的构思与整个执行运动过程设计——集成:③传感检测系统与机电执行机构系统的融合；④信息出来及控制系统与机电执行机构系统和传感检测系统的集成与融合。总之,产品设计过程中十分重视的步骤是功能设计、定性设计。
总的来说，机械产品概念设计的内容由以下三部分组成:
4.1功能分析与功能结构设计
功能抽象化：把市场需求和用户要求通过计算机分析,进行功能抽象,突出任务核心和摆脱因循守旧,有利于找出新颖的方案；功能分解：将功能进行分解,使其得到合适的的若干子功能,分解过程也是创新过程；功能结构图设计：将各子功能的相互关系确定后,进行功能结构图的构思和设计。
4.2工艺动作的分解和构思
实现机械产品的功能是靠工艺动作来完成的,即一系列工艺动作的目的是完成需实现的功能。工艺动作的分解往往对应于功能的分解。例如缝纫机的缝纫功能分解为刺布、挑线、钩线和送布四大功能,它们所对应的动作为机针上下运动、挑线杆供线和收线、梭子钩线和推送缝料四大动作。又如灌装功能分解为送瓶、灌装、压盖、出瓶四大功能,可用相应的四个动作来完成。同一功能可以由不同的工艺动作实现,因而工艺动作的构思也是相当重要的。例如在制袋充填封口机中,如直接模拟手工制袋动作,则机构动作非常复杂；但如果利用相对运动原理逆反思索方法,制袋成形器不动,而薄膜相对运动,就会使制袋机构大为简化。
4.3执行机构系统方案构思与设计
实现功能的工艺动作,在机械产品内是靠若干个执行机构来完成的。机构产品概念设计最终归结为机械运动方案设计,也就是执行机构系统方案设计。执行机构系统方案的构思与设计是概念设计中非常重要的内容。它的设计内容框架如图1所示。它分为三部分:动力系统、传动及执行机构系统和控制系统。传动及执行机构系统是方案设计的核心。目前,传动系统和执行机构越来越紧密地连接在一起,而且许多机构同时担负传动和执行的作用,无法分割。因此在概念设计中将它们作为一个整体对待是合理的。控制机构一般采用各执行机构主动曲柄相位差来实现。
3.产品智能化概念设计研究内容和方法
为了提高机械产品概念设计的水平,必须使概念设计实现智能化,采用智能计算机辅助概念设计系统。智能化概念设计主要研究内容和方法阐述如下:
3.1智能化概念设计的研究内容
(1)建立各种类型机械产品功能库和功能结构表示库:概念设计的的关键是功能创新和表示、功能分解和功能结构图设计。因此根据各种类型机械产品的功能要求和结构特点建立功能库和功能结构表示库,将会大大有利于人们利用已有专业知识和设计专家经验进行机械产品的创新设计。
(2)建立各种类型机械产品相关的功能载体库和载体
创新方法库:概念设计最终应将各种功能、功能载体加以实现,因此将产品相关的功能载体汇总成功能载体库有利于设计人员构思和分析,使设计达到更高水平。为了追求概念设计达到更大的创造性,对功能载体应不断创新,总结现有功能载体所遵循的创新方法将会有利于人们创新功能载体,达到更为完美的程度。
(3)概念设计的推理方法:概念设计的的推理机制是根据一个或一些判断得出另一个判断,并最终求得结果的思维过程。具体来说,就是利用各种知识库中的知识,按一定的推理策略解决机械产品的概念设计。概念设计的推理机,目前有基于类比的推理、基于实例的推理和基于原型的推理等多种形式。
(4)产品概念设计的评价体系和评价方法:对不同类型的机械产品的评价体系显然是不同的,但是在产品概念设计阶段评价体系仍具有一定的共同点。一般来讲,对机械产品和机械电子产品分为功能、工作性能、动力性能、经济性及结构紧凑性等五个方面。建立评价体系要充分注意科学性、全面性和专家经验性。对于产品概念设计中初步确定的几个方案,最后应用综合选优的方法来确定最佳方案。这里可以实用模糊综合评判法、系统工程评价和价值工程法等方法。
3.2智能化概念设计研究方法
智能化概念设计的目的是使计算机具有一定程度的智能,辅助人完成概念设计的全过程。“发明是靠99%的汗水和1%的灵感”,在概念设计中,智能化目标就是由计算机完成99%的汗水工作,而由人来完成1%的灵感工作。根据以上认识,机械系统概念设计模型如图2所示。它可以分为三部分:右边部分代表基础知识,它包括原理库、行为库和结构库；左边部分为代表领域知识的本体库和样体库；它们共同作用于中间部分概念设计功能行为结构的设计过程中。
工程机械概论篇6
关键词：学习兴趣精心设计合理安排寓教于乐
机械制图是技工学校机械类专业的一门重要的专业基础课，是学习后续专业课程的重要基础，也是车工、钳工、焊工、铆工等工种必考的应知考试科目。机械制图课程学习的好坏，会直接影响学生对后续专业课程的学习及以后的工作能力。而对于初中毕业的技工学校的学生来说，机械制图课是一门完全陌生的课程，他们没有接触过生产实际，缺乏应有的理论基础，再加之课程本身比较抽象，空间概念强，难于理解，部分学生对机械制图课产生厌烦情绪。因此，教师要教好制图课，以使学生对该课产生兴趣，首先必须上好第一节课--绪论课，俗话说：“良好的开始是成功的一半。”那么，如何上好绪论课呢？下面谈谈我的体会。
1、培养学习兴趣、激发入门欲望
爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”。要学好一门课程，必须培养学生对该课程的兴趣。绪论，它就是一本书的开篇，在学生面对一门新的课程时，老师通过讲好绪论，使学生清楚这门课程的重要性，趣味性和实用性，使学生对该课程产生一种新奇感，感到这门课程有东西可学，有奥妙可探，初步引起学生学习该课程的兴趣。讲绪论课时，可根据当前形势，穿行社会发展、就业前景、行业机遇等方面的教育，这样就能更有力地感染学生，从而激发学生学习的兴趣，建立起学好此课的自信心和自觉性。
2、重视绪论、明确其重要性
绪论课是初学者的入门阶梯，其特点是概括、简介，篇幅短小，往往容易被人忽视。有人认为讲不讲无关大局，因而三言两语一带而过或干脆不讲直接进入正题。其实不然，一堂好的绪论课，就像是一部佳作的“序幕”或“引子”，向人们展示故事梗概及人物特征，虽不是高潮，也谈不上扣人心弦，但却能引起你的兴趣，使你满怀期待的看下去。《机械制图》绪论课就象是教材向初学者敞开的第一扇大门，以其高度的概括性，向我们阐述了该课程的性质、根本任务、学习内容、学习方法及本课程的发展史。它就像一位导游在解说，可以使读者快速、方便地了解书本全貌，并诱发学生学习该课程的兴趣，从而转入正常学习。我们正是要通过绪论课的讲解达到：—是让学生对该课程初步建立一个轮廓影象，了解这门课学什么、怎样学?二是通过运用现场教学、多媒体教学等多种教学方法，在“寓教于乐”的教学氛围中大大激发学生学习该课程的兴趣，使其产生求知欲望，从而充分调动他们学习的积极性和主观能动性；三是联系当今社会形式，就业现状，行业机遇等方面，向学生介绍机械制图课程对各专业的影响，给学生留下一种印象，不学好制图课就不能顺利完成学业，就不能掌握好专业技术，就不能找到好的工作，从而引起学生对该课程的重视。
3、精心设计，认真备课
备课在整个教学工作中是十分重要的一环。在既定的教师水平、学生基础和教材内容的条件下，教师是否备好课，是能否教好课的基础。这就要求教师首先要钻研教材，明确教学目的和要求，然后对课程的内容进行精心选择和设计，合理地安排授课顺序。制图绪论课的内容主要包含两个方面：一是机械制图的概念及其重要性；二是该课程的主要内容及学习方法。笔者的体会是：①在课程的结构设计上应紧紧围绕着“学什么?为什么学?以及如何学?”这一主线来组织。②在顺序的安排上，由“学什么”入手引出图样的概念，介绍它的作用；由“为什么学”引出图样的重要性——“工程界的技术语言”；由“学哪些具体知识”引出它的内容——机械图样的画法、表达方法及有关规定；由“怎样学”引出学习的方法——多想、多练。逐步提高空间想象力，并需遵守国家标准及有关规定。通过如此设计。教学内容前后贯通，层层推进，教学组织有条有序，教学问题逐步解决，而教学目的(使学生对本课程有一个概括的了解，让学生知道这门课的重要性和学好这门课的必要性)更是顺理成章的得以实现。
4、教法灵活，寓教于乐
绪论的内容概括性较强，如果教师照本宣读、空洞说教，其结果必然是讲得枯燥、听得无味，学生昏昏欲睡，不但不能激发学生的学习兴趣，反而会使学生产生厌烦情绪。为此，我在教学过程中，充分利用现代化教学手段，利用多媒体播放电视教学片《绪论》。在短短的十几分钟内，画面从古到今，由中到外，从大禹治水使用规、矩、准、绳测量绘图，到当今电子计算机与制图相结合的数控绘图的应用。画面用大量事实展示了人类用图样来构思、想象、进行创造性思维活动的丰硕成果，尤其当展示蓬勃发展的机械工业的壮丽场景时，很容易使学生把所学专业与未来职业生动具体地联系在一起，从而极大地引发了学生对所学专业感知和探求的兴趣，产生学习的自觉性。
5、建立和谐师生关系
教与学是学习过程中不可分割的两个方面，搞好教学，除教师的主导作用外，还必须有学生学习的主动性、积极性的配合。师生关系紧张，学生抵触情绪大，必然导致教学的失败。和谐师生关系的形成我们则要从绪论课开始。在师生初次见面的绪论课上，我们要表示出对他们的关心，让他们在学习之初就感受到来自这个大家庭的温暖。其次，根据本课程特点，我们要善于给学生卸压，减轻他们的思想负担。为此强调：尽管你们基础课成绩一般，但《机械制图》课相对独立，以前的基础对我们学习这门课影响甚微。所以说，你们同所有的学生一样都是站在同一起跑线上，只要加以努力，相信大家都能取得良好的成绩，以此帮助他们建立自信心，良好的自信心是学生努力学习的最好的良药，由此也让学生对我们产生敬佩情绪，初步形成和谐的师生关系。
6、展示制图课的未来，提出希望和要求
在课堂教学过程中，要注意整个教学过程的趣味性、逻辑性，做到首尾呼应。当学生了解了本课程的重要性、任务以及有别于其他课程的要求和学习方法后，还要适时给学生讲解当今的先进技术，如CaD绘图软件的应用及计算机绘图的优势等。勾画出未来美好蓝图，提出希望和要求，激发学生的探索精神，树立爱岗敬业的思想意识，从而坚定学好本课程的信念。
以上所述是笔者在《机械制图》绪论课教学中的一点体会和感受，“教学有法，但无定法”，“演”好制图“序曲”，能够激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性，为学生学好制图课奠定基础。同时，还有助于培养学生的自信心，形成面对任何事情都拥有“我能行”的心理优势。
参考文献:
1薛凤燕如何培养学生对《机械制图》课的兴趣《职业教育研究》2006.6
2田艳玲如何在《机械制图》教学中调动学生的学习兴趣《林区教学》2008.1
工程机械概论篇7
[关键词]机械设计可靠性改进与发展
中图分类号：tV763文献标识码：a文章编号：1009-914X（2015）16-0277-01
一、前言
机械设计这一学科，大家并不陌生，但对其可靠性的研究，却不是那么大众化了，早前人们就常用“可靠性”这样一个非量化标准来判定一款产品的质量好坏，当然，这也仅仅依据判定者的个人经验来判定产品可靠性如何，所以还未有一个量化的标准来判定产品的可靠性。但随着人们对于可靠性研究的深入以及钻研，发展了基于概率论的随机可靠性、基于模糊理论的模糊可靠性、非概率可靠性，以及最新的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，这就足以表现量化判定产品可靠性的实践方法已经从有到无，再发展到现如今的高度，这一领域取得了不朽的进步。此外，对于机械设计的复杂程度，由原有的理论分析方法又增添了更加精确的分析方法，使其理论方法日益丰满和完善，并且已经渗透到其他学科领域。现如今，机械设计的可靠性已经成为判定产品的关键因素之一，在我国未来的科技发展以及社会化程度提高过程中，具有相当大的影响，必将会得到大范围的应用以及更深入的研究。
二、机械设计的可靠性研究的历史
结构可靠性理论研究的起始阶段可以追溯到20世纪前叶，科学家们把概率论和数理统计应用到结构安全度分析上。而真正的机械设计可靠性理论研究是从1930年开始，w.a.Shewhart的SpC，首次将产品质量检测技术和可靠性技术联系在一起。此后机械设计可靠性理论研究在那一阶段取得了空前的进展，到科技高度发达的今天，理论研究已经相当成熟，特别是大多数国家已经开始研究在设计中如何规范应用，使得机械设计可靠性的研究迈入到新的高度。
三、有关机械设计的可靠性研究改进与发展
就目前的大部分机械设计产品来说，怎么样改善设计质量、完善设计技术、改进设计理论、减少设计周期是非常关键的，重要的是这些因素都与设计的可靠性有着紧密的联系。现如今，可靠性研究已经深入到机械零部件的强度设计、结构设计、精度设计以及性能失效分析中，这些现象表明可靠性理论研究已经步入到实践并完成应用的阶段。机械设计可靠性的理论研究早已成为机械工程机械设计的研讨要点。当下有数不胜数的高质量文献和著作，标志着机械设计的可靠性分析以及计算方法较为成熟全面。所以，本文就现如今的发展趋势简单介绍一下几方面即将是机械设计可靠性理论研究的关键点内容。
3.1优化设计
优化设计，顾名思义是在可靠性的设计基础上合理的优化，不但能达到产品在运作中所需的可靠性，而且能使设计产品的结构、尺寸、质量、性能、安全指数等要素得到提升，继而确保结构的预期运作性能和实际运作性能接近一致。此方法把设计可靠性理论分析与数学归纳法相结合，并且在对一些参数进行优化时，先将机械零件的可靠性当做首要目标函数，接着把刚度、强度、稳定性、寿命等要求作为约束条件，依次来建立可靠性设计优化数学建模，并且根据模型的形态、比例、规模以及复杂性等条件来筛选合理的优化方法，最后找到最佳的优化设计参数变量。
3.2可靠性试验的改进
机械工程发展到现如今，其中的机械设计可靠性的研究已经可以说是非常成熟，但是就其试验本身来说，还并没有达到最完善的程度。众所周知，可靠性试验，是对机械设计的产品的可靠性做预测、评估、判定、分析的一种方法，最主要的目的仍然是尽早的察觉到产品早期在材料、做工、以及设计等等方面的弊端，以能更好的改进产品的性能、寿命、外观等，提升设计成功率，达到产品的完善，并最终确定产品可靠性的量化标准。一方面需要不停的在试验中截取关键的可靠性数据，另外一方面还要从产品在试验中展现出的问题来发现并解决。所以在产品进行可靠性试验前，可以进行高质量的电脑软件模拟分析，以减少成本，节约其他时间。
3.3可靠性设计与传统设计相结合
在这里需要提出的是，传统设计中安全系数法虽有缺陷，但其简单、合理、直观、运作量小的优点，比起可靠性设计来说在有时候有益的多。可靠性设计不仅缺少基本参数，还需要很多模式试验。所以，有丰富经验的安全系数法在有的时候相当有用，我们现在所需要做的就是将可靠性与安全系数法通过概率设计法来进行合理的结合，从而不断积累可靠性设计经验，并保存整理相关数据，以节省时间和成本，使最终设计高效简洁。
四、总结
在这里需要再次申明可靠性是机械设计产品的重要指标，如今高科技化的现代生产中，已经将可靠性融入到产品的各个环节中。所以机械设计的可靠性理论研究仍旧是机械工程等相关学科的热门研讨方向之一。对于机械设计来说，关于可靠性的理论研究总是离不开试验以及积累的主观经验的。充分了解可靠性知识，机械设计也就更为合理。所以，笔者认为关于机械设计的可靠性研究等相关课题还是很有意义的。
参考文献
[1]刘兴权.有关机械设计的可靠性探究[J].科技创新与应用，2014，08：72.
工程机械概论篇8
【关键词】机械产品；可靠性设计；优化
【abstract】withthedeepeningofeconomicglobalization,themechanicalproductsputforwardhigherrequest,inadditiontoitsgoodperformance,butalsotohavehighreliability,throughthereliabilitydesigntomakeupforthedeficiencyoftheconventionaldesignprocess,whichcanefficientlymakeadesignschemeismoreclosetotheproductmanufacturingproductionpractice.thispapertheauthorofmechanicalreliabilitywasrelatedsummarized,andthisledtothebasicthinkingofthereliabilitydesign.
【keywords】mechanicalproducts;Reliabilitydesign;optimization
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
0引言
机械产品是众多学科相互交叉的高新技术载体。能否确保产品安全可靠的运行，是机械产品竞争的焦点，产品“物美、价廉”等优点必须以其可靠性来为后盾。所谓机械可靠性，也即是机械产品在规定的时间内、规定的使用条件下完成规定功能的能力。目前国内机械产品可靠性设计水平还远不及国外的水平，这也成了制约我国机械行业发展的重要瓶颈，严重影响了企业产品的开发质量，使“质量取胜、质量第一”的战略无法在机械产品中得到充分发挥。随着全球经济一体化的不断深入，机械产品强制认证制度得到了广泛推行，同时也使得企业和政府部门清醒认识到投放市场产品质量的重要性，以及可靠性设计思路在机械产品研发中的重要性。
1机械可靠性的相关概述
1.1可靠性定义
可靠性也即是指产品在规定的使用条件下、规定时间内，完成规定功能的性质或能力。并将这种可靠性概率度量称为机械产品的可靠度。
1.2机械可靠性的发展
机械产品可靠性技术的研究始于20世纪20年代，并于20世纪40年代开始应用于结构工程的设计中。该技术最早应用在二战末期德国的Ⅴ-Ⅱ火箭诱导装置上。由德国火箭研究员R．Lusser，首先提出了可靠性的应用概念。又从Freuenthal于1946年在国际上发表“结构的安全度”一文以来，机械产品可靠性的概念引起了工程界和学术界的高度关注。
当前，以确定性有限元为基础的随机有限元法成了随机参数结构实现不确定分析的相当有效的数值方法。张义民等人应用一节可靠性技术和随机有限元法对随机机构的可靠性问题展开了深入研究，并以此开辟了全新的以摄动技术、一次二阶矩法、使用概率统计学和有限元理论为基础的现代结构可靠性的分析及设计理论。机械产品与可靠性关系图如图-1所示。由于可靠性技术贯穿于产品的研制、设计、装配、试验、调试、保管等环节，因此应积极大力推广机械产品设计的可靠性技术。
2机械产品可靠性设计思路
2.1可靠性的优化设计
任何机械产品，从其建立初期的方案开始到后来的生产制造，必须经过的关键过程也即是设计过程。随着新技术、新方法、新材料、新知识、新工艺的不断涌现和发展，机械产品更新换代的周期也大大缩短，尤其是随着顾客对产品的性能、质量、功能等方面的要求不断提高，加之知识成为技术、技术发展为产品的时间缩短，这就要求设计过程必须加快步伐，必须缩短设计的周期，进而提升设计的质量。另外，产品设计的合理与否，对产品的使用价值、力学性能、制造成本等也均会造成直接的影响。因此，如何提高产品的设计质量、改进设计技术、发展设计理论以及加快设计的过程，已成了当前机械设计发展的必然趋势和方向。
产品最佳可靠性将直接影响到国家能源和资源的合理利用，机械产品设计优化的最主要目的就是根据相关的安全需要和预定需求，以最优形式实现产品。通常将可靠性优化设计分为三方面：成本、质量和可靠度，将产品总体的可靠度作为产品性能约束的优化，会产生与合理安全性相互协调的平衡设计，即在给定产品质量和结构布局或成本之下，使产品获得最大的可靠性。
图-1机械产品与可靠性关系图
2.2可靠性的灵敏度设计
机械产品系统模型修改、产品优化设计、系统动力控制、结构参数识别估计变化和工程近似分析中，灵敏度分析和再设计成了机械产品多功能的设计工具。在进行机械产品可靠性设计时，各因素对产品失效带来的影响程度也有所不同，因此机械产品可靠性灵敏度的研究具有很重要的现实意义。
可靠性的灵敏度设计，也即是以机械产品可靠性为基础，并在此基础上进行的灵敏度设计，并以此得出一个用以确定设计参数，以此来改变对产品可靠性的评价及影响，并以此来反映各设计参数对产品失效影响的程度。可靠性的灵敏度设计在可靠性优化设计、可靠性修改和设计、可靠性维护等方面的应用意义重大。
2.3稳健设计
文件设计是一种高质量和低成本的设计方法和思想，对机械产品的质量、性能、成本进行综合考虑，并选出最佳的设计方案，这样一来不仅可以提高产品的质量，同时还可有效降低产品的制造成本。正确运用稳健设计方法和理论，可有效使产品在使用及制造中，或在规定寿命期限中，即便是设计因素出现了微小变化也可确保产品的质量稳定。当前随着计算机技术、CaD技术以及优化技术的发展，可将稳健设计方法分为以下两类：1）以工程模型为基础同时与优化技术相结合的稳健优化设计方法，包括灵敏度法、容差多面体法、随机模型法、变差传递法等；2）以经验设计为基础的稳健设计方法，包括响应面法、田口方法、广义模型法等。
机械产品的稳健设计也即是在可靠性设计、优化设计、灵敏度设计的基础之上展开的可靠性稳健设计，它是将可靠性灵敏度融入到优化设计模型当中，同时将稳健性设计归结为满足机械产品可靠性要求的多目标优化的问题中。机械产品设计过程中，科学恰当的运用稳健性设计方法，可使产品在各种干扰因素下，依然保持其可靠性稳定，以此来实现产品可靠性设计对设计参数变化的不敏感性，以此来提高产品鲁棒稳健性和安全可靠性。
3小结
机械产品可靠性设计目前已收到各行各业的广泛关注，可靠性设计技术已成为国内机械行业和学科迅速发展的重要方向之一。笔者以为，结合现代数学力学的基本理论，将机械产品可靠性设计、优化设计、灵敏度设计以及文件设计方法达到最优化，并最终通过相应的使用软件库，为机械行业提供科学可靠性分析和设计技术服务。
【参考文献】
[1]苏多,张建国.pDm技术在机械可靠性设计分析中的应用研究[J].航空学报,2007,28(z1):95-99.
[2]谢里阳，何雪法，李佳．机电系统可靠性与安全性设计[m]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006：102-104.
工程机械概论篇9
机械可靠性设计的任务就是提供实际计算的数学模型和方法，在机械产品的研发阶段预测其在规定工作条件下的工作能力或寿命。本文通过结合可靠性理论研究的历史及现状对机械可靠性设计理论进行深入分析，阐明了可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计、可靠性稳健设计、可靠性试验、传统设计方法与可靠性设计相结合等机械零件可靠性设计理论与方法的内涵，为今后机械零件可靠性设计提供系统的理论和方法。
关键词：机械零件；可靠性优化设计；机械产品
中图分类号：F407文献标识码：a
现在，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。目前，该设计方法广泛应用机、汽车等重要产品以及其它机械产品内重要部件的设计过程中。作为常见的建材机械，我们在设计挤砖机及其辅助机组的结构、部件、零件时，仍主要使用传统的设计方法。能不能把先进、科学的可靠性设计方法应用到挤砖机等机械产品的设计中去，本文通过研究可靠性设计理念，给出上述问题一定的借鉴。
1.机械零件可靠性设计基本理论
在实际工程中，人们逐渐认识到，除了随机性以外，在工程中还存在着另一类重要信息：模糊信息。所以传统的可靠性方法就是用概率论和模糊理论处理不确定性，但概率可靠性和模糊可靠性模型都需要用较多的数据去定义参数的概率分布或隶属函数，且计算量较大。通过研究，建立了结构概率-模糊-非概率混合可靠性模型，该混合可靠性模型能够综合各单一模型的优点。最大限度地将已有的信息利用到产品的可靠性分析中去，并能够更加客观和全面地反映结构的实际安全状况，为分析和设计决策提供更全面而且更真实的有用信息。可靠性设计的精确性和先进性是建立在应力、强度、寿命等数据的真实性、精确性基础上的，重视试验数据的收集和分析，建立可靠性数据库。对设计新产品时有很重大的参考价值，用概率-模糊-非概率的方法解决不确定问题的框图见下图。
2.机械零件可靠性设计理念研究
2.1.可靠性优化设计
可靠性优化设计是在可靠性基础上进行优化设计。既能定量地满足产品在运行中的可靠性。又能使产品的尺寸、成本、质量、体积和安全性等参数得到优化。从而保证结构的预测工作性能与实际工作性能更符合。该方法将可靠性分析理论与数学规划方法有机地结合在一起，在对各参数进行可靠性优化设计时。首先以机械零件的可靠度作为优化的目标函数，使零件的某些指标、成本、质量、体积或尺寸最小化，再以强度、刚度、稳定性等设计要求为约束条件建立可靠性优化设计数学模型。根据模型的规模、性态、复杂程度等因素选择合适的优化方法，最后求出最优设计变量。
2.2.可靠性灵敏度设计
可靠性灵敏度设计是在可靠性基础上进行灵敏度设计，充分反映各设计参数对机械产品失效影响的不同程度。便于找出哪些随机变量对机械零件可靠性设计的敏感性影响较大，并对此参数进行重分析和再设计。通过估计设计变量变差和约束变差对质量性能指标影响的大小，改变设计参数中影响较大的参数以使产品对可控因素变差和不可控因素变差的影响失去灵敏性。可靠性灵敏度设计首先建立极限状态方程，然后对各设计参数求偏导数，得到可靠性的灵敏度计算公式，进而确定各设计参数的灵敏度，用灵敏度数值作为再设计时修改设计参数的依据，从而使得参数修改和再设计工作事半功倍。
2.3.可靠性稳健设计
稳健设计能使产品的性能对在制造期间的变异或使用环境的变异不敏感，并使产品在其寿命周期内，不管其参数、结构发生漂移或老化的小范围内，都能持续可靠地工作的一种设计方法。可靠性稳健设计在设计阶段通过灵敏度分析，使产品在不消除和不减少不确定性因素的情况下。通过设计使不确定性因素对产品质量影响的敏感程度最小，从而提高产品质量和降低产品成本。
2.4.可靠性试验
可靠性试验是对产品的可靠性进行调研分析和评价的一种手段。其目的是发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。为改善产品的战备完好性，提高任务成功率，减少维修费用及保障费用提供信息。确认是否符合可靠性定量要求，我们通过试验一方面要获取可靠性数据。另一方面要通过产品在试验中发生的各种故障，找出其原因并进行细致的分析和研究以提高产品的可靠性。但实际机械零件的设计方案如果有改变，就必须重新进行一次试验分析，这需要花费很大的人力、物力和财力。所以在可靠性试验前利用一些高性能的软件进行模拟分析能减少试验次数，节约时间和研究基金。
2.5.传统设计方法与可靠性设计相结合
目前采用概率设计法的概念去完善和改进传统的安全系数，使可靠性和安全系数直接联系。广泛应用现有的各种设计方法对产品进行设计计算，并与采用可靠性概率设计方法得出的结果以及实物试验的结果进行比较，从而积累经验，收集和整理可靠性设计。
3、具体实施修复时应考虑的问题
修复时，既要考虑修理损伤处，又要考虑保护不修表面的精度和材料的力学性能不受影响。零件制造时的加工定位基准往往受损，为此，修复加工时须预先修复定位基准或给出新的定位基准。待修零件的磨损通常不均匀，而且需补偿的尺寸一般较小，可通过机械加工及选择合适的修复方法应对。待修表面在使用中常会产生冷作硬化，并沾有油污等，修理前须有整理和清洗工序。修复中采用各种技术方法，批量小、辅助工时比例较高，尤其对于非专业化维修单位而言，多为单件修复。安排计划、计算工时要留有余地。有些工序会引起零件变形，应注意把变形大的工序安排在前面，并增加矫正工序，对于精度要求较高、表面粗糙度小的工序放在后面。有些修复手段可能导致零件材料内部和表面产生微裂y等，为保证其疲劳强度，要注意安排提高疲劳强度的工艺措施和实施必要的探伤检验手段。高速运转的零件修复后应安排平衡工序，以保证其平衡性的要求。
4.合理地规定表面的精度等级和粗糙度的数值
在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值
在对机械产品设计进行机械加工工艺性评价时，必须对主要工作表面的尺寸公差、极限偏差逐一加以校核。在没有特殊要求的情况下，表面粗糙度值应与该表面加工精度等级相对应。
尽量选用切削加工性好的材料材料的切削加工性是指在一定生产条件下，材料切削加工的难易程度。材料切削加工性评价与加工要求有关，粗加工时要求具有较高的切削效率；精加工时则要求被加工表面能获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。
材料的强度高，切削力大，切削温度高，刀具磨损快，切削加工性差；材料强度相同时，塑性较大的材料切削大较大，切削温度也较高，易与刀具发生粘接，刀具磨损加剧，表面粗糙度值增大，切削加工性差；在钢材中适当添加磷、硫等元素，可以降低钢的塑性，对提高钢材的切削加工性有利。
结语：
可靠性是产品的一种动态质量指标。在现代化生产中已经贯穿在产品的开发、设计、制造、试验，使用及维修保养的各个环节之中。对于可靠性知识掌握越多，主观经验的运用就会越少，自然机械结构的设计也就越合理。这正是机械工程技术研究追求的目标。本文通过了解机械工程结构可靠性的研究不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决，而且将其应用到机械结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。所以该课题的研究内容是相当丰富和有意义的。
参考文献：
[1]陈艳红.机械零件可靠性设计示例一则[J].开封大学学报，1995，04：65-69.
工程机械概论篇10
关键词：机械制造；制造工艺；可靠性
前言：作为机械产品设计与生产的重要内容，产品可靠性贯穿于整个设计与投入使用过程中，无论在机械制造材料引入、机械制造加工阶段等各方面都需保证其可靠性。特别现阶段先进技术手段的不断应用，更需注重把握机械制造工艺可靠性，改善产品性能并使制造成本大幅度降低。然而现阶段制造行业中大多企业在技术应用以及管理等方面都存在一定问题，需在发展过程中逐步解决。因此，对机械制造工艺可靠性分析具有十分重要的意义。
一、机械制造工艺可靠性基本概述
（一）机械制造的概念界定
根据以往学者研究，对机械制造的概念可定义为处理原材料或半成品中充分利用先进技术手段以及设备工具等完成产品的整个制造过程。机械产品制造过程中往往以用户需求为依据选择批量生产，但制造生产中涉及的包括原材料、温度以及其他各流动过程都可能对制造工艺可靠性产生一定的影响。其中的制造工艺一般包括毛坯的制造、零件生产以及热处理三个步骤，并配有其他辅生产制造过程如设备的调整或维修，确保机械产品在尺寸、表层性质以及毛坯形状的各方面满足产品质量要求。
（二）工艺可靠性概述
可靠性在机械制造中的表现主要可从两方面概括，即工艺可靠性与机械产品的可靠性。其中工艺可靠性主要指各零件部件在预期生产时间内完成制造过程，且其性能质量等可满足可靠性标准，通常工艺可靠性的决定性因素来源于制造中技术的应用水平。但需注意机械产品的可靠性以及产品质量不可混为一谈，产品质量强调涉及产品外观、耐用程度、可靠程度以及性能等综合方面，而可靠性包含于质量中，往往在时间变化下可能发生一定的改变。
（三）关于工艺可靠性研究的概述
机械产品近年来在各行业领域中的应用逐渐广泛，关于可靠性的研究也成为国内外许多学者与技术人员关注的重要内容，从机械产品设计角度对可靠性的研究已取得较多的成就，但相比之下，关于制造过程中工艺可靠性的分析却较为滞后。其原因在于机械制造涉及的流程较多，许多因素包括外界环境、材料使用、机械设备等方面都可能对可靠性造成一定影响，因此如何把握机械制造中的可靠性是现阶段机械制造领域的重点与难点。我国现行关于机械制造可靠性的相关标准多来源于美国的RmS标准体系，主要强调机械产品制造的标准性与可靠性等方面。也有其他国家对可靠性标准做出充分研究，如英国机械制造领域对可靠性的研究倾向于数据的积累，在评估可靠性方面已逐渐形成较为完善的评价系统[1]。
二、对机械产品工艺可靠性影响因素的分析
（一）对机械制造工艺可靠性重视不足
当前我国机械制造领域中对工艺可靠性的重视在半导体制造过程中得到充分体现，要求控制整个加工过程以保证产品可靠性。但其他大多产品可靠性研究仍集中于设计阶段，忽视对制造过程中影响可靠性问题的综合考虑，容易使机械产品加工中出现的如零部件受损、原材料使用不合理以及设备老化等问题难以解决。同时尽管现阶段关于工艺可靠性研究逐渐深入，但机械制造过程本身具有复杂特征，单纯照搬照抄原有理论很难起到指导作用，这就要求提高对工艺可靠性分析的重视并保证其适应机械制造企业自身的实际发展。
（二）评定工艺可靠性标准的缺失
机械制造关于可靠性评定标准的缺失是影响工艺可靠性的关键内容，很多企业对于制造各工序都未根据产品稳定度与质量要求等制定相应的评价体系，导致可靠性无法达到标准。尽管现阶段已逐渐采用工序能力指数对加工稳定可靠性进行判断，但其主要局限在单道工序评价方面，只可将部分机械产品制造中的可靠程度进行反应，而无法贯穿生产过程中的前道工序、后续工序等全过程中。也因这种可靠性标准的缺失导致产品可靠性标准数据在获取方面需要企业通过实际的性能检测以及样本试验等实现，增加机械产品制造的成本。
（三）忽视对可控变量的分析
机械产品加工中的可控变量多体现在孔位特征方面，如何对工艺可靠性进行分析需充分利用孔位特征以及各孔位存在的关系，确保产品的可靠性通过控制可控变量实现。然而现阶段用于描述可控变量关系的模型尚未构建，无法充分描述变量对产品可靠性指标的影响，更无从谈及由孔位特征着手分析机械产品制造中存在的如故障率或生产中存在的误差等影响因素，所以在未来实践研究中应注重如何利用孔位特征对可靠性指标进行预测[2]。
三、提高工艺可靠性的主要路径
（一）可靠性评价体系的构建
可靠性评价体系的构建需充分考虑产品可靠性的标准并结合国内外以往实践要求，确保可靠性评价体系满足企业自身发展要求，将各生产部件的质量要求、生产工序的相关标准以及生产环境融入其中。同时，可靠性评价体系也应对制造工艺的故障发生情况、工艺的遗传性与稳定性等进行明确，使各车间在制造生产中可以此为依据不断提高制造生产水平。此外，制造企业在监督机制方面也需不断完善，保证机械制造中个人责任得以落实，并严格控制各生产工序，这样才可使制造工艺可靠性达到实际标准。
（二）加强管理制造中的误差问题
针对制造中存在的误差问题，要求对可控变量误差进行分析，判断误差大小受加工顺序的影响程度。一般加工误差根据影响程度主要可分为一般孔位误差、较重要孔位误差以及极其重要孔位误差等，要求采用不同的方式对孔位误差进行监控。但需注意各工序内孔位误差在传递过程中可能相互影响，应避免出现资源浪费情况，使机械制造设备的运行费用降低，并将工艺误差率控制在预期规定范围内[3]。
（三）机械产品可靠性管理中系统理论的应用
机械产品中的工艺可靠性可从三方面进行概括，包括适应环境的能力、工艺自身固有可靠性以及机械产品使用中的可靠性。许多机械制造可靠性研究中也将维修性作为研究可靠性的重要内容，其原因在于制造过程中存在的工艺故障问题很容易造成工程进度的延期以及工程质量的降低，所以在维修方式上可选择定期或顺序的方式，通过故障的相关函数进行故障模型的构建获取已知参数，将工艺故障的发生率以及运行成本将至最低，提高工艺可靠性程度。除此之外，描述制造加工工艺也可利用定量与定型的方法，不仅能够准确判断各孔位特征对可靠性的影响程度，而且在可靠性试验难以进行的前提下，只需对比相关的可靠性数据，并利用Spte便可预测工艺的可靠性，为可靠性指标满足工艺可靠性标准奠定基础。
结论：我国机械制造领域现阶段关于工艺可靠性的研究仍需不断深入，使其能够解决制造中存在的实际问题。实际分析过程中应理解机械制造与其可靠性的内涵，立足于当前可靠性分析现状，从系统理论的应用、孔位误差管理以及评价体系的构建，实现工艺可靠性目标，促进机械制造行业的持续发展。
参考文献：
[1]刘峻.提高机械制造的工艺可靠性策略解析[J].科技与企业，2015，07：192.
[2]张红锐，王泷婧.机械制造工艺可靠性研究[J].中国高新技术企业，2015，14：70-72.