随着科学的发展，新材料、新工艺、新技术的不断出现，产品的更新换代周期日益缩短，促使机械设计方法和技术现代化，以适应新产品的加速开发。在这种形势下，传统的机械设计方法已经不能完全适应需要，产生和发展了以动态、优化、计算机化为核心的现代设计方法。
今天我们就来了解下什么是可靠性设计方法。
▎02. 为何要引入可靠性设计
传统的机械设计往往以许用应力或者安全系数来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。
然而，由于受许多偶然因素的影响，它们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，传统的机械设计方法已很难说明所设计的机械零件究竟在多大的程度上是安全的。生产和技术的进步，要求能设计出重量轻、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。
可靠性设计法的基本概念，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又能保证其预定的功能在预定的寿命内得到充分的发挥。
可靠性设计中最主要的指标是产品的可靠性和可靠度。
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；而产品的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t的函数，故也记为R（ t）。
设T为产品的失效时间，它是个随机变量，t 为规定的工作时间，则产品的失效
概率为：
式中，f(t) 为失效时间随机变量的概率密度函数。
按概率互补原理，产品的可靠度应是：
则可靠度表示为：
机械零件的可靠性设计方法是以“应力-强度干涉理论”为理论基础的，该理论认为机械零件材料的强度（极限应力）δ是服从于概率密度函数f(δ)的随机变量，而作用于机械零件危险截面上的工作应力s是服从于概率密度函数g(s)的随机变量。
如上图所示，当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。
可靠性设计的基本原理就是要保证在一定的可靠度的前提下，确定有关的设计参数。其核心问题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时，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设计参数。
对机械零件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。
写在最后
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