探討機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計

沈惠

摘 要：改革開放以來，我國的機(jī)械制造業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，機(jī)械工程在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各種領(lǐng)域中占有十分重要的地位和作用，是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計顯得尤為重要。探討了在機(jī)械設(shè)計中的可靠性優(yōu)化設(shè)計，從幾個方面研究了可靠性優(yōu)化設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意的一些問題及我國在可靠性研究方面所存在的不足之處。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程 可靠性 優(yōu)化設(shè)計

1、可靠性的發(fā)展過程

從人們開始進(jìn)行可靠性技術(shù)研究起，至今已經(jīng)有將近 70年的歷史。研究其發(fā)展過程，可歸納為早期研究、過程發(fā)展和國際化三個階段。

（1）早期研究階段：在第二次世界大戰(zhàn)當(dāng)中，英美的戰(zhàn)斗機(jī)和軍艦等一些軍事上重要的裝備在戰(zhàn)場上頻繁出現(xiàn)機(jī)械故障，導(dǎo)致戰(zhàn)爭上的被動，這就引起了人們開始思考機(jī)械設(shè)備的可靠性問題，于是有關(guān)機(jī)械可靠性的研究開始了籌劃階段，以用來減少戰(zhàn)爭中的那些機(jī)械故障問題。接著英美德等國家針對不同軍事裝備提出了相應(yīng)的可靠性指標(biāo)。1942 年，美國麻省理工學(xué)院在真空管的可靠性研究上取得了相當(dāng)大的成效。上述這些都表明我國在機(jī)械制造可靠性研究上已經(jīng)進(jìn)入初期研究階段，并取得了一定的成效。

（2） 過程發(fā)展階段：當(dāng)機(jī)械工程可靠性研究由早期的研究階段開始進(jìn)入了一個相對成熟的研究過程階段，我們把這個過程稱為過程發(fā)展階段。在這個階段中，制造業(yè)相對發(fā)達(dá)的一些國家，如美國、前蘇聯(lián)、德國、日本等對可靠性開始進(jìn)行了一些較為深入的研究工作，并在研究中獲得了很大的成功，這使得可靠性研究的未來發(fā)展方向得到了保證，使可靠性研究進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。在這一過程中，可靠性研究的很多方面都得到了良好的發(fā)展和完善，例如：研究范圍已經(jīng)從原來的機(jī)械產(chǎn)品過渡到電子產(chǎn)品，且范圍還在不斷的擴(kuò)大；理論研究不斷深入，已經(jīng)從原來的較為簡單的產(chǎn)品研究往更復(fù)雜多變的產(chǎn)品研究階段深入，為可靠性設(shè)計技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

（3） 國際化階段：可靠性研究在經(jīng)過了最初的簡單研究到進(jìn)一步深入的過程發(fā)展階段，可靠性技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，它所展現(xiàn)的一些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸被世界各國所關(guān)注，許多國家已經(jīng)陸續(xù)在這方面開展了研究工作并在人力物力上作出了很大的投入，使得可靠性研究開始了國際化進(jìn)程?？煽啃约夹g(shù)的國際化主要體現(xiàn)在各種國際學(xué)術(shù)組織的確立、國際可靠性和可維護(hù)性技術(shù)委員會的成立。

2、可靠性設(shè)計在機(jī)械中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計環(huán)節(jié)的可靠性設(shè)計

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計包括整體裝配設(shè)計及組裝零件設(shè)計。對整機(jī)產(chǎn)品可將其作為一個整體進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計主要分為兩種方式：（1）先對整個系統(tǒng)有一個大致了解，分析各個零部件的可靠性程度，并推斷整體可靠性程度，這就是整體設(shè)計的可靠性預(yù)測，預(yù)測結(jié)果必須滿足設(shè)計指標(biāo)；（2）把整體所要求的可靠性程度指標(biāo)分配到各個零件設(shè)計上，只要各個零件滿足可靠性要求即可，可靠性分配方法主要有四種：等分配法、再分配法、比例分配法、綜合評分分配法。在進(jìn)行單個零件設(shè)計過程中，我們挑選的零件盡可能采用國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)件或已經(jīng)在生產(chǎn)中大量使用的零件，并對重要性不同的零件分別用不同的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，一些關(guān)鍵部件必須進(jìn)行可靠性試驗。對產(chǎn)品的可靠性應(yīng)當(dāng)進(jìn)行反復(fù)驗證和修改，直到滿足可靠性設(shè)計要求為止。另外，還要進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，這方面主要包括操作舒適性和適應(yīng)性設(shè)計。

2.2 制造過程的可靠性設(shè)計

一個產(chǎn)品，如果要保證其質(zhì)量，那么制造環(huán)節(jié)是最大的關(guān)鍵，所以制造過程的可靠性設(shè)計便顯得尤其重要，這里我們不僅要保證加工設(shè)備上的可靠性，更重要的是加工工藝和工藝流程上的選擇。如果把產(chǎn)品的工藝流程看成是一個系統(tǒng)，那么其中任何一個工藝方案或工序相當(dāng)于一個子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)的可靠性設(shè)計都要考慮到各方面因素，例如：加工設(shè)備、工藝裝備、加工材料及工作人員的素質(zhì)等等，這樣才能確定出合理的子系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，最后通過對這些子系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行整合分析，最終經(jīng)過合理手段統(tǒng)計出整個系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

2.3 使用及維修的可靠性設(shè)計

維修在一個產(chǎn)品的壽命周期中占有舉足輕重的作用，一個在售后上有著良好口碑的公司必然有著光明的前景，所以公司在產(chǎn)品整個周期內(nèi)必須認(rèn)真的對待售后維修問題，采用邏輯分析決斷法，科學(xué)地制定維修內(nèi)容和優(yōu)選維修方式，制定出合理的使用壽命周期。

機(jī)械產(chǎn)品的可維修性與可靠性具有很大的相似性，可維修性也是產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)之一。產(chǎn)品的維修性能必須在對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性設(shè)計的時候就應(yīng)當(dāng)考慮到，以使得設(shè)計出的產(chǎn)品達(dá)到故障容易發(fā)現(xiàn)、故障零件易于更換的目的。產(chǎn)品在進(jìn)行維修性設(shè)計時必須考慮到維修費(fèi)用問題，設(shè)計者在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮到以最低費(fèi)用換取更高的可靠性水平，盡可能減少故障發(fā)現(xiàn)時間。因此，基于可靠性理論的維修性顯得尤其重要，一個合理、經(jīng)濟(jì)的維修規(guī)則的制定在產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)化和現(xiàn)代化進(jìn)程中具有巨大的意義。不僅如此，在進(jìn)行維修可靠性過程中，還應(yīng)當(dāng)考慮到標(biāo)準(zhǔn)化工具的使用、維修人員的素質(zhì)、維修設(shè)備的先進(jìn)性等等問題。

3、我國機(jī)械工程可靠性研究目前所存在的不足

可靠性發(fā)展史，就是不可靠教訓(xùn)史。當(dāng)今社會人們對產(chǎn)品要求越來越高，于是產(chǎn)品的可靠性便顯得越加重要，如今的產(chǎn)品可靠性設(shè)計水平已經(jīng)到達(dá)了一個很高的層次，發(fā)展觀念也不斷更新，這是一個產(chǎn)品制造的全新的階段?？煽啃栽O(shè)計迅猛的發(fā)展，這是當(dāng)前主流，但也有存在一些不足之處：一方面可靠性尚未得到我國國內(nèi)企業(yè)的足夠重視，很多企業(yè)覺得可靠性研究無關(guān)緊要，不影響產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，于是造成企業(yè)內(nèi)部研究可靠性設(shè)計的人才很少、管理比較混亂、對可靠性認(rèn)識不夠清晰等，這些存在的問題對可靠性的發(fā)展極其不利；另一方面國內(nèi)教育部門在可靠性研究方面設(shè)置的課程很少，可靠性設(shè)計研究還沒形成一個獨(dú)立的學(xué)科。因此，可靠性研究在發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，必須引起有關(guān)部門給予高度重視。

3.1 國內(nèi)教育部門大多未設(shè)置可靠性研究方面的課程

經(jīng)調(diào)查分析，我國目前只有為數(shù)很少的高等院校有設(shè)置可靠性研究方面的課程，絕大多數(shù)院校都沒有這方面的相關(guān)課程，這就造成了我國可靠性研究人才的大量缺乏?？煽啃匝芯吭诂F(xiàn)代制造業(yè)中具有很重要的作用，它不僅應(yīng)當(dāng)是一門系統(tǒng)科學(xué)，而且應(yīng)當(dāng)作為一門獨(dú)立式學(xué)科。目前，很多企業(yè)開始尋求可靠性研究方面人才，但卻很難招募到這方面的人才，所以這應(yīng)當(dāng)引起當(dāng)今教育界的足夠重視，及時設(shè)立一些可靠性研究方面的課程，聘請一些專家教授進(jìn)行授課，為我國未來的工業(yè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

3.2國內(nèi)企業(yè)對可靠性研究不夠重視

目前，我國國內(nèi)很多企業(yè)對可靠性研究并未足夠重視，覺得可靠性研究可有可無，對整個生產(chǎn)制造產(chǎn)生不了多大影響。但是，一些國際上的發(fā)達(dá)國家都把可靠性研究作為生產(chǎn)上的重要部分，如果我們國內(nèi)企業(yè)還對可靠性研究不夠重視，勢必會導(dǎo)致在未來的競爭上輸給對手，從而徹底喪失與之競爭的能力。可靠性是個系統(tǒng)工程，它涉及廣泛且較為復(fù)雜，沒有一個機(jī)構(gòu)來統(tǒng)籌考慮和貫徹實施，是無法使產(chǎn)品可靠性得到保障。因此，我國企業(yè)不僅要開始重視可靠性研究，而且應(yīng)當(dāng)成立相關(guān)獨(dú)立研究部門，進(jìn)行專門的產(chǎn)品可靠性設(shè)計研究及可靠性試驗，從而確保產(chǎn)品在各環(huán)節(jié)上的可靠性，使得產(chǎn)品質(zhì)量往更高的水平發(fā)展，從而可以在國際上占有足夠的競爭優(yōu)勢。為了企業(yè)的未來，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該開始足夠的重視起產(chǎn)品的可靠性研究，才能加厚自身競爭資本，這是時代的呼喚，也是歷史的強(qiáng)音。

4、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)腳步不斷加快，機(jī)械制造業(yè)也日趨強(qiáng)大，并朝著更復(fù)雜、更深度的方向發(fā)展，對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計將會變得越來越頻繁，使用也將越來越廣泛，這是我們樂意看到的，也是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

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