有關(guān)機械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計的探討

劉志友

【摘 要】改革開放為我國的機械工程制造業(yè)帶來了良好的發(fā)展機遇，經(jīng)過三十多年的努力，機械工程制造業(yè)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展成果，成為國民經(jīng)濟中重要的支柱。在機械工程制造業(yè)當中，對其進行的可靠性優(yōu)化設(shè)計具有非常重要的作用。本文就機械工程中的可靠性優(yōu)化設(shè)計問題進行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】機械工程；可靠性；優(yōu)化設(shè)計

0.前言

當今社會，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們不僅對多功能產(chǎn)品有強烈的需求，也需要多功能產(chǎn)品可以實現(xiàn)其應(yīng)具備的功能。產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計是以產(chǎn)品功能的可靠性使用為目的而應(yīng)運而生的產(chǎn)物，從產(chǎn)生開始到現(xiàn)在，已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展與廣泛地使用[1]。在進行機械工程的產(chǎn)品設(shè)計時，將可靠性理論與技術(shù)應(yīng)用于其中，并根據(jù)需要與可能，將產(chǎn)品的可靠性使用作為優(yōu)先考慮的設(shè)計準則；在滿足時間、費用及性能的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計出的機械工程產(chǎn)品符合可靠性的要求?？煽啃缘脑O(shè)計問題在涉及傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)的同時，也與價值工程、系統(tǒng)工程、環(huán)境工程及質(zhì)量控制工程等有著密切的關(guān)系。因此，可靠性設(shè)計是多學(xué)科與多技術(shù)相互交叉融合的一種新興技術(shù)。

1.機械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計現(xiàn)狀分析

由于我國的特殊歷史原因，機械工程制造業(yè)與西方發(fā)達國家機械制造業(yè)相比，顯得相對落后，尤其是在可靠性設(shè)計的研究方面更是顯得滯后。直到二十世紀八十年代，我國在機械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些個別的行業(yè)還成立了專門從事可靠性優(yōu)化設(shè)計研究的組織與團體，并為社會培養(yǎng)了大批的可靠性優(yōu)化設(shè)計研究的技術(shù)人才，制定出了整套可靠性優(yōu)化設(shè)計的規(guī)范標準[2]。從總體上來看，過去的可靠性優(yōu)化設(shè)計研究比較偏重于理論，但在生產(chǎn)實踐中，對于理論的應(yīng)用則是比較少，就這一點而言，與制造業(yè)相對較為發(fā)達的國家相比較，存在著許多不足之處。

2.可靠性優(yōu)化設(shè)計在機械工程中的應(yīng)用

機械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計在產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用周期的各環(huán)節(jié)都起著重要作用。這些環(huán)節(jié)主要有產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用及售后維修等。以下就機械工程產(chǎn)品的設(shè)計、制造及使用三個環(huán)節(jié)展開討論可靠性優(yōu)化設(shè)計問題。

2.1機械工程產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)可靠性優(yōu)化設(shè)計

機械工程產(chǎn)品的設(shè)計主要包括裝配整體設(shè)計與零件組裝設(shè)計。對機械產(chǎn)品進行可靠性優(yōu)化設(shè)計時，可以將其當作一個整體，設(shè)計的方法主要有兩種，第一種方法為：先大致了解機械的完整系統(tǒng)，并分析組成整體的零部件具有多大程度的可靠性，據(jù)此推斷出整體具有多大程度的可靠性；這種方法即為預(yù)測整體設(shè)計可靠性的手段，預(yù)測的結(jié)果必須與設(shè)計指標相符合[3]。第二種方法為：將整體機械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計所要求的指標分配到其零部件的設(shè)計上，要求零部件必須滿足各自的可靠性指標要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及綜合評分的分配方法。設(shè)計單個零件時，盡量采用符合國家規(guī)定且已經(jīng)在生產(chǎn)中大量投入使用的常規(guī)零件，并用不同設(shè)計方法對重要程度不相同的零件進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計關(guān)鍵部件之前，要先行可靠性的試驗。除此之外，要反復(fù)驗證及修改機械工程產(chǎn)品設(shè)計的可靠性，直到其能夠滿足于可靠性優(yōu)化設(shè)計所要求的標準為止。設(shè)計機械工程的人機系統(tǒng)也很重要，這方面的設(shè)計包括適應(yīng)性及操作的舒適性設(shè)計。

2.2機械工程產(chǎn)品制造中的可靠性優(yōu)化設(shè)計

要保證一個產(chǎn)品的質(zhì)量，在制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制是最關(guān)鍵的部分，因此，機械產(chǎn)品在制造的過程中進行可靠性優(yōu)化設(shè)計是非常重要的。加工的設(shè)備可靠性要得到保證，在選擇加工工藝與工藝流程時，要注意其技術(shù)水平，保證制造水平盡量達到最優(yōu)化。產(chǎn)品制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)，其中的各個方案與工序是工藝流程系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行可靠性優(yōu)化設(shè)計時，都要綜合考慮各方面的因素，如工藝裝備、加工設(shè)備、加工材料與工作人員素質(zhì)等；只有這樣才能為各個子系統(tǒng)設(shè)計出可靠性與合理的指標；最后，整合分析各個子系統(tǒng)的指標，并通過合理的方法將總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標整理出來。

2.3機械工程產(chǎn)品的使用與維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計

對機械產(chǎn)品進行維修，能有效延長其使用壽命；良好的售后服務(wù)水平是一個公司獲得發(fā)展的必備條件。因此，生產(chǎn)機械設(shè)備的廠家要認真對待售后服務(wù)與維修的問題，運用先進的邏輯分析法，制定出科學(xué)的維修內(nèi)容與維修方式，對機械產(chǎn)品的合理使用壽命作出規(guī)劃。機械工程產(chǎn)品具有可維修性及可靠性，兩者在很大程度上是相似的，可維修性是可靠性的具體指標之一[4]。對機械工程產(chǎn)品進行設(shè)計時就應(yīng)當首先考慮到可靠性指標，以便能使設(shè)計出的機械產(chǎn)品在發(fā)生故障的情況下，易于檢查與維修。進行機械產(chǎn)品維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計時，要充分考慮維修費用的問題，負責設(shè)計工作的人員在進行機械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計時，要以最少的費用獲得最高程度可靠性作為設(shè)計的原則，以便能夠盡量減少發(fā)現(xiàn)故障的時間。因此，以可靠性優(yōu)化設(shè)計理論作為維修設(shè)計的基礎(chǔ)，是非常合理的，也是非常重要的；制定經(jīng)濟合理的維修設(shè)計在現(xiàn)代化與科學(xué)化的進程中意義重大。使用符合標準的維修設(shè)備進行維修，提高維修工作人員的技能水平，使機械產(chǎn)品的維修工作能夠朝現(xiàn)代化與科學(xué)化的方向發(fā)展。

3.結(jié)語

在以往機械工程的優(yōu)化設(shè)計的過程中，很少將可靠性方面的指標考慮進去，因此不能夠?qū)C械工程產(chǎn)品的可靠性真實地反映出來；在可靠性的設(shè)計方法當中一般不會考慮機械產(chǎn)品的重量、體積及成本等方面的指標[5]。而在很多機械工程的設(shè)計方案中，只考慮進行可靠性方面的設(shè)計或只考慮優(yōu)化方面的設(shè)計，就很難達到理想設(shè)計的效果。因此，只有在機械工程的設(shè)計中綜合考慮可靠性與優(yōu)化設(shè)計，并將兩者的優(yōu)勢有機結(jié)合在一起，方能取得理想的設(shè)計效果。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟建設(shè)的步伐不斷加快，機械工程制造業(yè)的發(fā)展也在日趨繁榮，且正朝著更具深度、更為復(fù)雜的方向邁進。當前人們對機械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計的要求變得更高；目前，機械工程產(chǎn)品正日趨大型化與復(fù)雜化，因此，機械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計的方法的應(yīng)用也將會變得更廣泛。對產(chǎn)品的使用也會變得更廣泛，現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展也要以此作為發(fā)展的指標。

【參考文獻】

[1]萬耀青.機電工程現(xiàn)代設(shè)計方法[M].北京理工大學(xué)出版社，2009（03）：183-184.

[2]何社全.工程機械產(chǎn)品的滿意性設(shè)計[J].建筑機械化，2010（02）：419-420.

[3]張立博.探討機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計[M].工程技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟，2012（03）：63-64.

[4]許鵬輝，韓青.機械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計[M].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2012（05）：413-414.

[5]何社全.工程機械產(chǎn)品的滿意性設(shè)計[J].建筑機械化，2009（03）：175-176.