1、機械產(chǎn)品的主要故障模式和機理

機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計的根本任務(wù)是在設(shè)計階段預(yù)防潛在故障及糾正故障。GJB 3554《車輛系統(tǒng)質(zhì)量與可靠性信息分類和編碼要求》中，將機械產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhì)型，如老化、變質(zhì)、腐蝕、銹蝕、積碳等。

(6)其他類型。

盡管不同機械產(chǎn)品的故障模式和失效機理各異，但多是由于機械結(jié)構(gòu)的失效造成的。機械結(jié)構(gòu)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(dǎo)致共振發(fā)生破壞

(5)溫度影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)熱脹冷縮、性能惡化、熔化等

由于疲勞、磨損、腐蝕而導(dǎo)致的失效在整個機械產(chǎn)品失效中所占比例超過80%，因此機械可靠性定量設(shè)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(chǎn)生的斷裂往往引發(fā)重大安全事故，因此在機械產(chǎn)品設(shè)計時，強度是機械可靠性的最基本要求。

2、機械產(chǎn)品可靠性的主要度量參數(shù)

在進行機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計時，往往將機械產(chǎn)品分為整機（或稱系統(tǒng)）和零部件。度量可靠性的參數(shù)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(chǎn)品在規(guī)定條件下，在規(guī)定時間內(nèi)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(chǎn)品某種關(guān)鍵故障模式不發(fā)生的概率，這反映了機械產(chǎn)品可靠性注重微觀機理的特點。

有關(guān)文獻中建議按照機械產(chǎn)品失效影響的重要性，以可靠度作為度量參數(shù)，并分成5級，見表1。具體設(shè)計計算時，根據(jù)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(jù)。

表1  機械產(chǎn)品可靠度等級水平

(2)壽命和可靠壽命

任何機械產(chǎn)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(shù)外，一般還采用壽命來度量產(chǎn)品的工作能力。

產(chǎn)品的可靠度與它的使用時間有關(guān)，也就是說可靠度是工作時間t的函數(shù)，可靠度一般隨工作時間的延長而逐漸下降。在設(shè)計壽命期內(nèi)，并不是所有機械產(chǎn)品都能可靠工作，因此常采用可靠壽命來度量產(chǎn)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(shù)。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(chǎn)品的實際可靠性參數(shù)，一般有2種途徑:

(1)利用試驗或使用數(shù)據(jù)樣本，采用統(tǒng)計的方法獲得。

(2)采用預(yù)計的方法，如機械可靠性定量方法、基于故障率的預(yù)計方法等。