1、机械产品的主要故障模式和机理

机械产品可靠性设计的根本任务是在设计阶段预防潜在故障及纠正故障。GJB 3554《车辆系统质量与可靠性信息分类和编码要求》中，将机械产品的故障模式分为6类：

(1)功能失效型，如操纵失灵、不启动、不工作、卡死等。

(2)功能失常型，如压力过高或过低、不到位、转速异常、功率不足等。

(3)损坏损伤型，如断裂、破碎、裂纹、扭曲变形、点蚀、剥落等。

(4)松脱漏堵型，如松动、脱落、漏油、漏水、漏气、堵塞等。

(5)退化变质型，如老化、变质、腐蚀、锈蚀、积碳等。

(6)其他类型。

尽管不同机械产品的故障模式和失效机理各异，但多是由于机械结构的失效造成的。机械结构的主要失效原因包括：

(1)强度不够，如发生屈服、脆断、疲劳等。

(2)刚度不足，导致结构发生过大的变形、失稳等。

(3)磨损、腐蚀问题。

(4)失去振动稳定性，导致共振发生破坏

(5)温度影响，导致结构热胀冷缩、性能恶化、熔化等

由于疲劳、磨损、腐蚀而导致的失效在整个机械产品失效中所占比例超过80%，因此机械可靠性定量设计也往往针对这三种失效机理进行分析计算，其中强度不足产生的断裂往往引发重大安全事故，因此在机械产品设计时，强度是机械可靠性的最基本要求。

2、机械产品可靠性的主要度量参数

在进行机械产品可靠性设计时，往往将机械产品分为整机（或称系统）和零部件。度量可靠性的参数比较多，最常用的有可靠度、寿命或可靠寿命。

(1)可靠度（或失效概率）

可靠度指的是产品在规定条件下，在规定时间内不发生失效的概率。需要注意的是，这里的可靠度一般指机械产品某种关键故障模式不发生的概率，这反映了机械产品可靠性注重微观机理的特点。

有关文献中建议按照机械产品失效影响的重要性，以可靠度作为度量参数，并分成5级，见表1。具体设计计算时，根据失效影响的重要性确定其可靠度级别，作为可靠度分析评价的依据。

表1  机械产品可靠度等级水平

(2)寿命和可靠寿命

任何机械产品均有使用寿命问题，例如汽车的寿命一般为50万公里，飞机的寿命为60000飞行小时，因此除以可靠度作为可靠性度量参数外，一般还采用寿命来度量产品的工作能力。

产品的可靠度与它的使用时间有关，也就是说可靠度是工作时间t的函数，可靠度一般随工作时间的延长而逐渐下降。在设计寿命期内，并不是所有机械产品都能可靠工作，因此常采用可靠寿命来度量产品的可靠性，即可靠度为给定值R时的工作寿命，例如轴承常采用可靠度为0.9时的寿命作为可靠性度量参数。目前在发动机、汽车行业广泛采用的B10可靠寿命，也是指可靠度为0.9时的寿命。

确定机械产品的实际可靠性参数，一般有2种途径:

(1)利用试验或使用数据样本，采用统计的方法获得。

(2)采用预计的方法，如机械可靠性定量方法、基于故障率的预计方法等。