機械繫統的可靠性與哪些因素有關

A. 1. 什麼是機械設備的可靠性設計和維修性設計,兩者各自的特點和關系是什麼

所謂可靠性來是指系統或產品在規定的自條件和規定的時間內，完成規定功能的能力。
這里所說的規定條件包括產品所處的環境條件(溫度、濕度、壓力、振動、沖擊、塵埃、雨淋、日曬等)、、使用條件(載荷大小和性質、操作者的技術水平等)、、維修條件(維修方法、手段、設備和技術水平等)、。在不同規定條件下，產品的可靠性是不同的。
維修性設計是指產品設計時，設計師應從維修的觀點出發，保證當產品一旦出故障，能容易地發現故障，易拆、易檢修、易安裝，即可維修度要高。維修度是產品的固有性質，它屬於產品固有可靠性的指標之一。維修度的高低直接影響產品的維修工時、維修費用，影響產品的利用率。
可靠性設計與維修性設計的關系：
可靠性設計和維修性設計是從不同的角度來保證產品的可靠性。前者著重從保證產品的工作性能出發，力求不出故障或少出故障，是解決本質安全問題，在方案設計和結構設計階段就設法消除危險與有害因素；後者則是從維修的角度考慮，一旦產品發生故障，其本身就能自動及時發現故障，並且顯示故障或發出警報信號，並能自動排除故障或中止故障的擴展。

B. 機械設計的題

機械設計編輯詞條 已關注編輯摘要
摘要 機械設計（machine design），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。
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1介紹
2對各階段分別加…
3定義
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機械設計（machine design），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。

機械設計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。由於各產業對機械的性能要求不同而有許多專業性的機械設計，如紡織機械設計、礦山機械設計、農業機械設計、船舶設計、汽車設計、機床設計、壓縮機設計、內燃機設計、汽輪機設計、泵設計等專業性的機械設計分支學科。

機械設計大體可分為 ：

①新型設計（開發性設計）。應用成熟的科學技術或經過實驗證明可行的新技術，設計未曾有過的新型機械，主要包括功能設計和結構設計。

②繼承設計。根據使用經驗和技術發展對已有的機械設計更新，以提高性能、降低製造成本或減少運行費用。

③變型設計。為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪，從而發展出不同於標准型的變型產品。

機械設計的主要程序為：

①根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。

②初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式，進行運動設計、結構設計並繪制初步總圖以及初步審查。

③技術設計。包括修改設計（根據初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。

④工作圖設計。包括最後的修改（根據二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。

⑤定型設計。用於成批或大量生產的機械。對於某些設計任務比較簡單（如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等）的機械設計可省去初步設計程序。

所討論的設計過程僅指狹義的技術性的設計過程。它是一個創造性的工作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經驗的工作。要很好地把繼承與創新結合起來，才能設計出高質量的機器。作為一部完整的機器，它是一個復雜的系統。要提高設計質量，必須有一個科學的設計程序。雖然不可能列出一個在任何情況下都有效的惟一程序，但是，根據人們設計機器的長期經驗，一部機器的設計程序基本上可以如表2 -1所示。


編輯本段對各階段分別加以簡要說明
（一）計劃階段

在根據生產或生活的需要提出所要設計的新機器後，計劃階段只是一個預備階段。此時，對所要設計的機器僅有一個模糊的概念。

在計劃階段中，應對所設計的機器的需求情況做充分的調查研究和分析。通過分析，進一步明確機器所應具有的功能，並為以後的決策提出由環境、經濟、加工以及時限等各方面所確定的約束條件。在此基礎上，明確地寫出設計任務的全面要求及細節，最後形成設計任務書，作為本階段的總結。設計任務書大體上應包括：機器的功能，經濟性及環保性的估計，製造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設計任務的預計期限等。此時，對這些要求及條件一般也只能給出一個合理的范圍，而不是准確的數字。例如可以用必須達到的要求、最低要求、希望達到的要求等方式予以確定。

（二）方案設計階段

本階段對設計的成敗起關鍵的作用。在這一階段中也充分地表現出設計工作有多個解（方案）的特點。

機器的功能分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、最低要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。最後確定出功能參數，作為進一步設計的依據。在這一步驟中，要恰當處理需要與可能、理想與現實、發展目標與當前目標等之間可能產生的矛盾問題。

確定出功能參數後，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能採用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執行部分分別進行討論。，較為常用的辦法是先從執行部分開始討論。

討論機器的執行部分時，首先是關於工作原理的選擇問題。例如，設計製造螺釘的機器時，其工作原理既可採用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可採用在圓柱形毛坯上用滾絲模滾壓螺紋的辦法。這就提出了兩種不同的工作原理。工作原理不同，當然所設計出的機器就會根本不同。特別應當強調的是，必須不斷地研究和發展新的工作原理。這是設計技術發展的重要途徑。

根據不同的工作原理，可以擬定多種不同的執行機構的具體方案。例如僅以切削螺紋來說，既可以採用工件只作旋轉運動而刀具作直線運動來切削螺紋（如在普通車床上切削螺紋），也可以使工件不動而刀具作轉動和移動來切削螺紋（如用板牙加工螺紋）。這就是說，即使對於同一種工作原理，也可能有幾種不同的結構方案。

原動機部分的方案當然也可以有多種選擇。由於電力供應的普遍性和電力拖動技術的發展，現在可以說絕大多數的固定機械都優先選擇電動機作為原動機部分。熱力原動機主要用於運輸機、工程機械或農業機械。即使是用電動機作為原動機，也還有交流和直流的選擇，高轉速和低轉速的選擇等。

傳動部分的方案就更為復雜多樣了。對於同一傳動任務，可以由多種機構及不同機構的組合來完成。因此，如果用Ⅳ，表示原動機部分的可能方案數，N2和N3分別代表傳動部分和執行部分的可能方案數，則機器總體的可能方案數Ⅳ為Ni×N2×N3個。

以上僅是就組成機器的三個主要部分討論的。有時，還須考慮到配置輔助系統，對此，本書不再討論。

在如此眾多的方案中，技術上可行的僅有幾個。對這幾個可行的方案，要從技術方面和經濟及環保等方面進行綜合評價。評價的方法很多，現以經濟性評價為例略做說明。根據經濟性進行評價時，既要考慮到設計及製造時的經濟性，也要費用考慮到使用時的經濟性。如果機器的結構方案比較復雜，則其設計製造成本就要相對地增大，可是其功能將更為齊全，生產率也較高，故使用經濟性也較好。反過來，結構較為簡單、功能不夠齊全的機器，設計及製造費用雖少，但使用費用卻會增多。評價結構方案的設計製造經濟性時，還可以用單位功效的成本來表示。例如單位輸出功率的成本、單件產品的成本等。

進行機器評價時，還必須對機器的可靠性進行分析，把可靠性作為一項評價的指標。從可靠性的觀點來看，盲目地追求復雜的結構往往是不明智的。一般地講，系統越復雜，則系統的可靠性就越低。為了提高復雜系統的可靠性，就必須增加並聯備用系統，而這不可避免地會提高機器的成本。

環境保護也是設計中必須認真考慮的重要方面。對環境造成不良影響的技術方案，必須詳細地進行分析，並提出技術上成熟的解決辦法。

通過方案評價，最後進行決策，確定一個據以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。

在方案設計階段，要正確地處理好借鑒與創新的關系。同類機器成功的先例應當借鑒，原先薄弱的環節及不符合現有任務要求的部分應當加以改進或者根本改變。既要積極創新，反對保守和照搬原有設計，也要反對一味求新而把合理的原有經驗棄置不用這兩種錯誤傾向。

（三）技術設計階段

技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及基本尺寸。最後繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。

為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作：

1)機器的運動學設計。根據確定的結構方案，確定原動件的參數（功率、轉速、線速度等）。然後做運動學計算，從而確定各運動構件的運動參數（轉速、速度、加速度等）。

2)機器的動力學計算。結合各部分的結構及運動參數，計算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時求出的載荷，由於零件尚未設計出來，因而只是作用於零件上的公稱（或名義）載荷。

3)零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設計。設計所依據的工作能力准則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理地擬定，一般有強度、剛度、振動穩定性、壽命等准則。通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。

4)部件裝配草圖及總裝配草圖的設計。根據已定出的主要零、部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結構化設計。在此步驟中，需要很好地協調各零件的結構及尺寸，全面地考慮所設計的零、部件的結構工藝性，使全部零件有最合理的構形。

5)主要零件的校核。有一些零件，在上述第3）步中由於具體的結構未定，難於進行詳細的工作能力計算，所以只能做初步計算及設計。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖以後，所有零件的結構及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的關系也為已知。只有在這時，才可以較為精確地定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個細節因素。只有在此條件下，才有可能並且必須對一些重要的或者外形及受力情況復雜的零件進行精確的校核計算。根據校核的結果，反復地修改零件的結構及尺寸，直到滿意為止。

在技術設計的各個步驟中，近三四十年來發展起來的優化設計技術，越來越顯示出它可使結構參數的選擇達到最佳的能力。一些新的數值計算方法，如有限元法等，可使以前難以定量計算的問題獲得極好的近似定量計算的結果。對於少數非常重要、結構復雜且價格昂貴的零件，在必要時還須用模型試驗方法來進行設計，即按初步設計的圖紙製造出模型，通過試驗，找出結構上的薄弱部位或多餘的截面尺寸，據此進行加強或減小來修改原設計，最後達到完善的程度。機械可靠性理論用於技術設計階段，可以按可靠性的觀點對所設計的零、部件結構及其參數做出是否滿足可靠性要求的評價，提出改進設計的建議，從而進一步提高機器的設計質量。上述這些新的設計方法和概念，應當在設計中加以應用與推廣，使之得到相應的發展。

草圖設計完成以後，即可根據草圖業已確定的零件基本尺寸，設計零件的工作圖。此時，仍有大量的零件結構細節要加以推敲和確定。設計工作圖時，要充分考慮到零件的加工和裝配工藝性、零件在加工過程中和加工完成後的檢驗要求和實施方法等。有些細節安排如果對零件的工作能力有值得考慮的影響時，還須返回去重新校核工作能力。最後繪制出除標准件以外的全部零件的工作圖。

按最後定型的零件工作圖上的結構及尺寸，重新繪制部件裝配圖及總裝配圖。通過這一工作，可以檢查出零件工作圖中可能隱藏的尺寸和結構上的錯誤。人們把這一工作通俗地稱為紙上裝配。

（四）技術文件編制階段

技術文件的種類較多，常用的有機器的設計計算說明書、使用說明書、標准件明細表等。

編制設計計算說明書時，應包括方案選擇及技術設計的全部結論性的內容。

編制供用戶使用的機器使用說明書時，應向用戶介紹機器的性能參數范圍、使用操作方法、日常保養及簡單的維修方法、備用件的目錄等。

其他技術文件，如檢驗合格單、外購件明細表、驗收條件等，視需要與否另行編制。

（五）計算機在機械設計中的應用

隨著計算機技術的發展，計算機在機械設計中得到了日益廣泛的使用，並出現了許多高效率的設計、分析軟體。利用這些軟體可以在設計階段進行多方案的對比，可以對不同的包括大型的和很復雜的方案的結構強度、剛度和動力學特性進行精確的分析。同時，還可以在計算機上構建虛擬樣機，利用虛擬樣機模擬對設計進行驗證，從而實現在設計階段充分地評估設計的可行性。可以說，計算機技術在機械設計中的推廣使用已經並正在改變機械設計的進程，它在提高設計質量和效率方面的優勢是難以預估的。

以上簡要地介紹了機器的設計程序。廣義地講，在機器的製造過程中，隨時都有可能出現由於工藝原因而修改設計的情況。如需修改時，則應遵循一定的審批程序。機器出廠後，應該有計劃地進行跟蹤調查；另外，用戶在使用過程中也會給製造或設計部門反饋出現的問題。設計部門根據這些信息，經過分析，也有可能對原設計進行修改，甚至改型。這些工作，雖然廣義上也屬設計程序的組成部分，但是屬於另一個層次的問題，本書不再討論其具體的內容。但是作為設計工作者，應當有強烈的社會責任感，要把自己工作的視野延伸到製造、使用乃至報廢利用的全過程中去，反復不斷地改進設計，才能使機器的質量繼續不斷地提高，更好地滿足生產及生活的需要。


編輯本段定義

機械設計（machinedesign），根據用戶的使用要求對專用機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算並機械設計將其轉化為具體的描述以作為製造依據的工作過程。機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。服務於不同產業的不同機械，應用不同的工作原理，要求不同的功能和特性。各產業機械的設計，特別是整體和整系統的機械設計，須依附於各有關的產業技術而難於形成獨立的學科。因此出現了農業機械設計、礦山機械設計、紡織機械設計、汽車設計、船舶設計、泵設計、壓縮機設計、汽輪機設計、內燃機設計、機床設計等專業性的機械設計分支學科。但是，這許多專業設計又有許多共性技術，例如機構分析和綜合、力與能的分析和計算、工程材料學、材料強度學、傳動、潤滑、密封，以及標准化、可靠性、工藝性、優化等。此外，還有研究設計工作的內在規律和設計的合理步驟和方法的新興的設計方法學。將機械設計的共性技術與理性化的設計方法學匯集成為一門獨立的、綜合性的機械設計學科是機械工程實踐和教育工作者正在努力的工作。


編輯本段設計分類
機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。

1、新型設計應用成熟的科學技術或經過實驗證明是可行的新技術，設計過去沒有過的新型機械。

2、繼承設計根據使用經驗和技術發展對已有的機械進行設計更新，以提高其性能、降低其製造成本或減少其運用費。

3、變型設計為適應新的需要對已有的機械作部分的修改或增刪而發展出不同於標准型的變型產品。

主要程序

1、根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。

2、初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式，進行運動設計、結構設計並繪制初步總圖以及初步審查。3、技術設計。包括修改設計（根據初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。

4、工作圖設計。包括最後的修改（根據二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。

5、定型設計。用於成批或大量生產的機械。對於某些設計任務比較簡單（如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等）的機械設計可省去初步設計程序。

C. 機械可靠性設計是指什麼

機械可靠性設計（Reliability Design）是一種很重要的現代化設計方法。從20世紀年代起，國外就興起了可靠性技術的研究。第二次世界大戰期間，美國的通信設備、航空設備、水聲設備有相當數量因發生失效而不能使用。因此，美國便開始研究電子元件和系統的可靠性問題。1957年，美國發表了《軍用電子設備可靠性》的重要報告，被公認為是可靠性的奠基文獻。20世紀六七十年代，隨著航空航天事業的發展，可靠性問題的研究取得了長足的進展，引起了國際社會的普遍重視。許多國家相繼成立了可靠性研究機構，對可靠性理論展開了廣泛的研究。

1990年，我國機械電子工業部印發的《加強機電產品設計工作的規定》中明確指出：可靠性、適應性、經濟性三性統籌作為我國機電產品設計的原則，在新產品鑒定時，必須要有可靠性設計資料和實驗報告，否則不能通過鑒定。現今，可靠性的觀點和方法已經成為質量保證、安全性保證、產品責任預防等不可缺少的依據和手段，也是我國工程技術人員掌握現代設計方法所必須掌握的重要內容之一。

可靠性是指產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。這里的產品可以泛指任何系統、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個規定：「規定條件」、「規定時間」、「規定功能」。

（1）「規定條件」。

「規定條件」包括使用時的環境條件和工作條件，如溫度、濕度、振動、沖擊、輻射等環境條件，使用時的應力條件，維護方法，儲存時的儲存條件，使用時對操作人員的技術等級要求等。在不同的規定條件下產品的可靠性是不同的。例如，同一型號的汽車在高速公路和在崎嶇山路上行駛，其可靠性的表現就大不一樣。要談論產品的可靠性必須指明規定的條件是什麼。

（2）「規定時間」。

「規定時間」是指產品規定了的任務時間。隨著產品任務時間的增加，產品出現故障的概率將增加，而產品的可靠性將是下降的。因此，談論產品的可靠性離不開規定的任務時間。不同類型的產品對應的時間單位可能不同。例如，火箭發射裝置，其可靠性對應的時間以秒計；海底通信電纜則以年計。此外，時間單位不僅可以是年、月、日、時、分、秒，也可以是工作次數（如繼電器）、循環次數（如發動機）、行駛里程（如車輛）等。要確定產品規定的環境條件和規定的任務時間，必須對產品的任務和壽命進行分析研究。

（3）「規定功能」。

「規定功能」是指產品規定了的必須具備的功能及其技術指標。要求產品功能的多少和技術指標的高低，直接影響到產品可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉、搖頭、定時，規定功能是三者都要，還是僅需要轉葉，所得出的可靠性指標是大不一樣的。因此，在分析評價產品的可靠性時，必須首先明確要求產品完成的規定功能是什麼，只有規定了清晰的功能及性能界限，才能給出明確的產品故障判據，如圖4-23所示。

圖4-23機電產品典型的失效曲線機械可靠性設計是將概率論、數理統計、失效物理和機械學相互結合而形成的一種設計方法。其主要特點是將傳統設計方法中視為單值而實際上具有多值性的設計變數（如載荷、應力、強度、壽命等），看成某種分布規律的隨機變數，用概率統計方法設計出符合機械產品可靠性指標要求的零部件和整機的主要參數及結構尺寸。機械強度可靠性設計過程如圖4-24所示。

圖4-24機械強度可靠性設計過程機械可靠性設計的主要內容有：

①從已知的目標可靠度出發，設計零、部件和整機的有關參數及結構尺寸，這是可靠性設計最基本的內容。

②可靠性預測，根據零、部件和整機（或系統）目前的狀況及失效數據，預測其實際可能達到的可靠度，預報它們在規定的條件下和在規定的時間內完成規定功能的概率。

③可靠性分配，即根據確定的機器（或系統）的可靠度，分配其組成零部件或子系統的可靠度。這對復雜產品和大型系統來說尤為重要。

可靠性是一個涉及面很廣的學科，已逐漸形成了一些獨立分支，如可靠性工程（包括可靠性分析、可靠性設計及可靠性實驗等）、可靠性數學（以概率論和數理統計為基礎發展起來的一門數學分支，研究可靠性的定量規律）、可靠性物理（也稱失效機理，研究零、部件的失效物理原因、物理模型，並提出改進措施）和可靠性管理等。可靠性研究正處於方興未艾的發展時期，它起源於電子工業，已滲透到機械工程及其他各學科領域，並逐漸滲透到社會科學領域，如人的可靠性、工作可靠性等。

D. 進行機械設計與製造要考慮的因素有哪些

機械設計製造及其自動化對其他技術領域起著支撐性作用，成為國民經濟各行業的基礎。機械工業的發展也必將帶動其他技術及行業的發展。

機械設計與製造是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。

優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。

設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。

機械設計製造及其自動化專業涉及機械行業中的設計製造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等諸多的方向，是社會需求很大的一個行業。具體研究的內容有，開發低公害汽車發動機、提供機械性能的鋁合金和形狀記憶合金的新材料、研究提高汽車渦輪增壓發動機性能與開發減震降噪的機械等許多課題。隨著我國現代化建設的需要，在航天、造船、采礦等工業領域的發展，機械製造和自動化更加需要長足的發展，並且存在極大的發展空間。

E. 簡述機械繫統中，提高系統可靠性的主要措施有哪些

機械產品一般屬於串聯系統.要提高整機可靠性,首先應從零部件的嚴格選擇和控製做起。例如，回優先答選用標准件和通用件；選用經過使用分析驗證的可靠的零部件；嚴格按標準的選擇及對外購件的控制；充分運用故障分析的成果，採用成熟的經驗或經分析試驗驗證後的方案。

F. 機械速度波動的程度與什麼因素有關

機械在某一時間間隔內運轉速度忽高忽低的變化稱為機械速度的波動。機械的這版種速權度波動在運動副中會產生附加的動壓力，增加機械的磨損、降低機械的效率和工作可靠性；會引起機械的振動、降低機械的精度和工藝性能，使產品質量下降。
因此，勻速的假設只適宜於低速、輕載和運動精度要求不高的機械繫統。對執行機構運動規律要求較高或需對機構進行精確的受力分析和強度計算時，必須考慮轉速的波動和由此帶來的影響，並且對機械的速度波動進行調節，將它限制在容許的范圍之內，以減少對機械的不良影響。
機械的速度波動有周期性的速度波動和非周期性的速度波動兩類，所以它的調節方法也相應地分為兩類，即周期性速度波動的調節和非周期性速度波動的調節。

G. 機械問題

由一般工廠會計步驟確定的維護成本在多數工廠中通常構成總運營成本的大部分。在美國，傳統的維護成本（即人力和材料）在過去10年內急劇上升。在1981 年，美國的工廠花費在維護其關鍵裝置系統上的成本超過了6000 億美元。在1991 年，這種成本已經升至8000 多億美元，而在2000年更是破記錄地達到12000 億美元。這些數據表明，這些成本的三分之一到二分之一由於採用無效的維護管理方法而被浪費掉。美國工業界再也無法容忍這種另人難以置信的無效率，它們希望參與世界市場上的競爭。有關其他國家的這方面的數據還比較少，但我們相信，情況基本上是相同的。 這種無效使用維護支出的主要原因是，缺乏對何時需要以及需要何種維護以維護、修理或更換工廠或設施內的關鍵機器、設備和系統進行量化的實際數據。通常，維護機構不對設備性能、執行的維護任務、故障歷史或其他數據進行跟蹤，而這些數據可以（並且應該）用於對將會防止過早發生故障、延長關鍵工廠資產的使用壽命並降低其生命循環成本的任務進行計劃和安排。相反，在許多情況下，維護計劃安排仍然由設備故障情況以及維護人員的直覺來決定，維護人員可以任意決定日常維護的類型和頻率。例如，多數採用熱成像檢查方法的設施每隔半年或6 個月進行一次檢查。這是一種沒有任何實際數據根據的純任意的決定。 紅外監視和振動監視等基於微處理器的儀器可被用來對關鍵工廠設備、機器和系統的工作狀況進行監視。從這些儀器獲得的信息提供了有效管理維護操作的方法。至少，它們可以降低或消除不必要的維修、防止災難性的機器故障並降低無效的維護操作對製造及生產工廠利潤的不利影響。當其功能被充分利用時，這些儀器就提供了將總體工廠性能、機器有用壽命以及設施及其資產的壽命循環成本實現最佳化的方法。基於計算機的維護管理系統可提供歷史數據以及使用從預知性維護技術（如紅外監視和振動監視）得到的數據的方法。 工業和加工工廠通常使用兩種類型維護管理，即「運轉至出現故障」和「預防性維護」。 運轉至出現故障管理 運轉至出現故障管理的思想簡單明了。設備出現故障時對它進行維修。這種「不出故障就不維修」的機器裝置維護方法是自第一個製造工廠建立以來構成維護運行的一個主要部分，聽起來倒也合理。採用運轉至出現故障管理的工廠在機器或系統出現故障之前不會在維護上花費任何資金。運轉至出現故障是一種反應性的管理技術，它會在採取任何維護行動之前等待機器或設備出現故障。確切地說，這是一種「無維護」管理方法。它也是最為昂貴的維護管理方法。 但是應該說，極少有工廠採用真正的運轉至出現故障的管理方法。在幾乎所有情況下，工廠將執行基本的預防性維護任務，即潤滑、機器調整和其他調整，甚至在一個運轉至出現故障的管理環境中也是如此。但是在這種管理方式下，在設備出現故障之前，機器和其他工廠設備不會被改制或者進行大的維修。 與這種維護管理相關的主要費用是： 高備件庫存成本； 高超時勞動力成本； 機器停機時間長，以及生產能力低。 因為沒有對維護要求進行預期，採用運轉至出現故障管理的工廠必須能夠對工廠內所有可能發生的故障做出反應。這種反應性管理方法迫使管理部門要維持大量的備件庫存，它們包括備用機器，或者至少包括用於工廠中所有關鍵設備的所有主要部件。一種替代方法是，工廠可以依賴於設備廠商迅速提供所有所需備件。即使可採用後面一種方法，快速交付的額外費用也會大大增加維修備件的成本並以及糾正機器故障所需的停機時間。為了將由意外機器故障造成的對生產的影響降到最低程度，維護人員還必須能夠立即對所有機器故障做出反應。 這種這種反應性維護管理的最終結果是較高的維護成本和較低的加工機器利用率。對維護成本的分析表明，在反應性或運轉至出現故障管理模式下進行維修的成本是有計劃或預防性維護模式下進行的相同維護的成本的 3 倍。對維修進行計劃安排可使工廠將維修時間和有關的勞動力成本降到最低。它還提供了一種可減少快速交付和生產下降等負面影響的方法。 預防性維護對於預防性維護具有多種定義，但所有的管理計劃都是按照時間來安排的。換言之，維護任務是按照機器運行的時間或小時數進行的，它們基於特定類型工廠設備的統計數據或歷史數據。一台新機器在最初幾個小時或幾周運轉時間內出現故障的可能性非常高，這些故障通常是由製造或安裝問題引起。過了這段初始時期之後，在較長時間內出現故障的可能性相對較低。在此正常運轉期之後，出現故障的可能性會隨著機器運轉時間或小時數的增加而急劇增加。在預防性維護管理中，機器檢查、潤滑、維修或改制都基於平均無故障時間統計數據進行計劃安排。 預防性維護的實際執行變化很大。一些計劃步驟非常有限，僅包含潤滑和較小的調整。更多的綜合預防性維護計劃將對工廠中所有機器的維修、潤滑、調整和機器改制等工作進行計劃安排。所有這些預防性維護計劃的共同標志是它們都具有計劃安排指南。所有預防性維護管理計劃都假設，機器狀況將在通常適用於該類特定機器的統計時間范圍內惡化。例如，單級、卧式外殼分離式離心泵通常運轉18 個月後就要更換其磨損部件。使用預防性維護技術，在該泵運轉17 個月後就要使其停止運轉並進行改制。 這種方法的問題是，運轉模式以及與系統或裝置相關的變數會直接影響機器的正常工作壽命。對於用於輸送水用於輸送磨損性泥漿的泵來說，平均無故障時間 (MTBF) 是不同的。使用 MTBF 統計數據來安排維護的一般結果是要進行不必要的維修或發生災難性的故障。在上例中，該泵在 17 個月之後可能就不需要進行改制。因此，用於進行維修的勞動力和材料就被浪費掉了。採用預防性維護的第二種選擇甚至更為昂貴。如果泵在17 個月之前就出現故障，我們就會被迫採用運轉至出現故障技術進行維修。對維護成本的分析顯示，在反應性（故障後）模式下進行維修的成本通常是在計劃安排基礎上進行的相同維修的成本的3 倍。 預知性維護預知性維護是一種運轉狀況驅動的預防性維護程序。預知性維護不依賴於工業或工廠內平均壽命統計數據（即平均無故障時間）來計劃安排維護活動，而是對運轉狀況、效率、熱量分布和其他指標進行直接監視，以確定實際的平均無故障時間或將危害到工廠或設施內所有關鍵系統裝置運轉的效率損失。傳統的基於時間的方法至多可為正常機器系列壽命跨度提供一種指南。在預防性或運轉至出現故障計劃中對維護或改制計劃安排所做的最後決定必須要根據維護管理者的直覺和個人經驗做出。 增加綜合預知性維護計劃可以並且將會提供關鍵設備運轉狀況的實際數據，包括效率、每個機器系列的實際機械狀況以及每個過程系統的運轉效率。預知性維護不依賴於工業或工廠內平均壽命統計數據（即平均無故障時間）來計劃安排維護活動，而是對機械狀況、系統效率和其他指標進行直接監視，以確定實際的平均無故障時間或工廠內每個機器系列和系統的效率損失。這種數據為維護管理層提供了有效計劃和安排維護活動所需的實際數據。 預知性維護還具有更多的功效。它提供了提高製造和生產工廠的生產率、產品質量和總體效率的方法。預知性維護並不是在目前市場上作為預知性維護工具銷售的振動監視、紅外成像、潤滑油分析或任何其他單個非破壞性測試技術。它是一種理念或者態度，簡單地說，就是利用工廠設備和系統的實際運轉狀況來促使整個工廠裝置運轉最佳化。綜合預知性維護管理計劃使用大多數經濟有效的工具（即熱成像、振動監視、摩擦測量和其他非破壞性測試方法）的組合，以獲得關鍵工廠系統的實際運轉狀況，並根據這種實際數據按需計劃安排所有維護活動。 將預知性維護包含於一個綜合性維護管理計劃中，就可以實現工廠機器的最佳利用，並大大降低維護成本。這樣做還會提高產品質量、生產效率和利潤。 預知性維護計劃可以將工廠內未經計劃的所有電氣和機械設備停機降到最低程度，並確保維修過的設備處於另人接受的狀況。該計劃還可在問題變得嚴重之前對它們加以識別。如果問題早期得到檢測並進行維修，多數問題的嚴重性可降到最低程度。正常機械失效會以一個與其嚴重性成正比的速度惡化。如果問題得到早期檢測，則在多數情況下可以避免進行大的維修。 獲得的好處 有效運用預防性維護（包括預知性維護技術），將消除33% 至50% 維護支出中的大部分，這些支出被很多製造和生產廠商浪費掉了。根據美國的歷史數據，由有效的預防性/預知性維護程序帶來的初始節約涉及以下幾個方面：1. 消除由設備或系統故障引起的未經計劃的停機時間。通常，在前兩年內成本可降低40% 至60%，在五年內可達到並維持90%的成本降低。2. 增加人員利用率。從統計上看，一個維護人員每個班次的的實際工作時間佔24.5%或大約2 小時。通過識別在工廠資源中糾正缺陷所需的精確維修任務以及糾正問題所需的部件、工具和支持，預防性/預知性維護可顯著增加有效實際工作時間。多數工廠已經能夠達到並維持75% 至85% 的有效利用率。3. 提高生產能力。有效的預防性/預知性維護程序的主要好處是可提供工廠的產出或生產能力。短期（即1 到3 年）可持續生產能力的增加已經達到15% 和40%。已經取得長期75% 至80% 的提高。4. 降低維護支出。在一些情況下，實際維護支出會在實施有效的預防性/預知性維護計的第一年內會增加。這種支出的增加通常會達到10% 至15%，它是由使用預知性技術所發現的固有可靠性問題引起的。在消除這些問題之後，通常會取得35% 至60% 的人力和材料成本降低。5. 延長使用壽命。通常，工廠資源的使用壽命可延長33% 至60%。使用壽命的延長得益於在發生對設備的損壞之前就檢測出初發問題或與最佳工作狀況的偏離。進行較小的調整或維修而不讓小的缺陷變為嚴重問題幾乎可以無限延長設備的有效使用壽命。 總結 無效的管理方法以及對工廠資源缺乏即時、實際的了解會帶來認為造成的高維護成本，在這方面，世界范圍內幾乎每個製造和生產設施都存在巨大的機遇。有效使用預防性/預知性維護技術提供了充分利用這種機遇的方法。
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H. 機械安全包括哪些特性

現代機械安全應具有以下幾方面的特性。
1．系統性
現代機械的安全應建立在心內理、信息、控制容、可靠性、失效分析、環境學、勞動衛生、計算機等科學技術基礎上，並綜合與系統地運用這些科學技術。
2．防護性
通過針對機械危險的智能設計，應使機器在整個壽命周期內發揮預定功能，包括誤操作時機器和人身均安全，使人對勞動環境、勞動內容和主動地位的保障得到不斷改善。
3．友善性
機械安全設計涉及到人和人所控制的機器，它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性，充分發揮人的功能、提高人機系統效率的技術安全系統，在設計中通過減少操作者的緊張和體力來提高安全性，並以此改善機器的操作性能和提高其可靠性。
4．整體性
現代機械的安全設計必須全面、系統地對可能導致危險的因素進行定性、定量分析和評價，尋求整體上降低風險的最優設計方案。

I. 機械繫統都有哪些功能要求

現代機械繫統的功能要求非常廣泛，不同的機械繫統因其工作要求、追求目標內和使容用環境的不同，其具體功能的要求也有很大差異。對機械產品功能的理解，人們通常是指該產品的用途、使用性能和工作能力。
各種機械繫統的功能要求大體可歸納為：
①運動要求：如速度、加速度、轉速、調速范圍、行程、運動軌跡以及運動的精確性等。
②動力要求：包括傳遞的功率、轉矩、力、壓力等。
③可靠性和壽命要求：包括機械和零部件執行功能時的可靠性和壽命，零部件的強度、硬度、耐磨性等。
④安全性：包括強度、剮度、熱力學性能、摩擦學特性、振動穩定性、系統工作的安全性及操作人員的安全性等。
⑤體積和重量。
⑥精度：如運動精度、定位精度等。
⑦經濟性：包括機械的設計、製造及使用、維修的經濟性。
⑧環境保護要求：如雜訊、振動、防塵、工業三廢的處理與排放。
⑨產品造型要求：如外觀、色彩、裝飾、人—機—環境的協調性等。
⑩其他特殊要求：除上述要求之外，不同的機械還可有一些特殊要求，如戶外型機械要求良好的防護和密封，食品機械、紡織機械要求不污染被加工產品等。