機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

摘?要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，人們對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。所以機(jī)械產(chǎn)品在滿足功能性和多樣性的同時(shí)，更需要滿足可靠性的要求，所以文章針對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)方面加以闡述分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、 機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀概述

機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性通常是靠其自身功能穩(wěn)定性來(lái)決定的，主要看其能否在特定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的工作，因此，機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性與耐用性，但是就我國(guó)目前發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，對(duì)機(jī)械工程的設(shè)計(jì)工作仍存在一些欠缺，母線現(xiàn)有的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)仍然處于初期階段，雖有成績(jī)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在差距。機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)可以幫助提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性，更好地滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，其是值得行業(yè)人員繼續(xù)探究的問(wèn)題。新時(shí)期信息技術(shù)的高速發(fā)展也在帶動(dòng)著機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步，在機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)上，可以更多地應(yīng)用到信息技術(shù)，減少了機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)工作上花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，使其變得更加高效，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的機(jī)械工程產(chǎn)品。

二、 可靠性設(shè)計(jì)方法

（一）魯棒設(shè)計(jì)法

魯棒設(shè)計(jì)法，是由日本的機(jī)械設(shè)計(jì)師提出的，以統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，主要是根據(jù)產(chǎn)品的不可用性為用戶產(chǎn)生的損失來(lái)評(píng)判設(shè)計(jì)的可靠性。其中的損失指的是流失的可用性與合格可用性的比值，流失的可用性越大則可靠性越差，即產(chǎn)品合格性越差，說(shuō)明產(chǎn)品質(zhì)量不合格。因此，降低流失可用性是關(guān)鍵因素，也是提升產(chǎn)品質(zhì)量的重點(diǎn)，可以通過(guò)嚴(yán)格審核產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加強(qiáng)生產(chǎn)材料質(zhì)量檢驗(yàn)，優(yōu)化生產(chǎn)加工工藝、強(qiáng)化產(chǎn)品調(diào)試試驗(yàn)等提升產(chǎn)品可靠性。

（二）降額設(shè)計(jì)

跟蹤機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用過(guò)程，獲悉大量的數(shù)據(jù)，分析表明故障率較低的產(chǎn)品在使用時(shí)的實(shí)際工作壓力都小于額定工作壓力。所以為了獲取最佳的降額方法，需要在反復(fù)的實(shí)踐過(guò)程中，將產(chǎn)品以及內(nèi)部的各個(gè)零件的平均應(yīng)力減小，將盡可能多的零件的強(qiáng)度提高。這樣就可以提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性。總而言之，降額設(shè)計(jì)的宗旨就是首先確保產(chǎn)品的所有零部件實(shí)際承受的應(yīng)力都在額定的范圍之內(nèi)，然后再進(jìn)一步降低所有零部件的應(yīng)力以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

三、 機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，需要考慮的因素很多?？偟膩?lái)說(shuō)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮兩大塊內(nèi)容，第一大塊就是產(chǎn)品的整體裝配過(guò)程，第二大塊就是零件的獨(dú)立設(shè)計(jì)?；谶@兩大塊內(nèi)容，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)主要有兩種思路。第一，先把機(jī)械產(chǎn)品作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，再把每一個(gè)零部件作為整體系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行考慮。在這種設(shè)計(jì)思路下，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)理解透徹，把握好各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接性，以保證系統(tǒng)整體的可靠性，還需要在滿足系統(tǒng)整體可靠性的情況下對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的研究，確保每一個(gè)子系統(tǒng)的可靠性滿足要求。需要考慮每一個(gè)子系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障類型以及這種故障類型對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，設(shè)計(jì)的時(shí)候把可能出現(xiàn)故障的應(yīng)對(duì)策略都考慮進(jìn)去。第二，以子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)中心，保證任何一個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都能在滿足各種設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上滿足市場(chǎng)的需求，子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要落實(shí)到每一個(gè)零部件，保證每一個(gè)零部件的可靠性。由于在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成中，不同的零部件的重要性是不同的，所以還需要針對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)和獨(dú)立測(cè)試，以保證其質(zhì)量和可靠性滿足要求，保證整個(gè)產(chǎn)品的可靠性滿足最優(yōu)化要求。

（二）產(chǎn)品制造可靠性

設(shè)計(jì)的優(yōu)化也只是給機(jī)械產(chǎn)品一定的架構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)仍是靠機(jī)械制造來(lái)實(shí)現(xiàn)，若是制造環(huán)節(jié)與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在偏差，則還是說(shuō)明可靠性設(shè)計(jì)不足的問(wèn)題仍然存在。為了保證機(jī)械產(chǎn)品的可靠性，第一，要注意的就是機(jī)械產(chǎn)品的零部件裝配問(wèn)題，保證零部件能夠按照設(shè)計(jì)進(jìn)行有效安裝，并且不損耗過(guò)多的材料，這樣才保證可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。第二，需要注意不同產(chǎn)品的工藝流程也是不同的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為制造階段設(shè)計(jì)出合理且高效生產(chǎn)流程，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找出產(chǎn)品的實(shí)際制造階段存在的弊病，進(jìn)而保證機(jī)械工程整體的可靠性。所以，機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程的可靠性設(shè)計(jì)需要把握住機(jī)械零部件的裝配和工藝流程的選擇兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，保證整個(gè)產(chǎn)品的可靠性滿足最優(yōu)化要求。

（三）使用及維修的可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品使用過(guò)程對(duì)產(chǎn)品的可靠性影響具有舉足輕重的地位。因此，首先，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中需要針對(duì)產(chǎn)品的特點(diǎn)確定合理的使用年限，明確使用環(huán)境要求。其次，需要針對(duì)進(jìn)行有效維修設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品使用狀況的綜合評(píng)估，明確可以進(jìn)行維修的內(nèi)容，可以選擇的維修方式，明確零部件可能出現(xiàn)的故障類型，各種故障類型出現(xiàn)的平均周期，設(shè)計(jì)合理的維修方案。

四、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械工程的可靠性是依靠?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選用不同的設(shè)計(jì)方法，如文章提到的魯棒性設(shè)計(jì)和降額設(shè)計(jì)都是可行性較高且實(shí)際應(yīng)用效果良好的設(shè)計(jì)方法。近年來(lái)，國(guó)家相當(dāng)重視機(jī)械設(shè)計(jì)水平，這是與國(guó)家發(fā)展息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)改革也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)深化改革的一部分，因此，需要改變傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論，采用更加先進(jìn)的理論與時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)，這就需要行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人員研究出更加完善的機(jī)械設(shè)計(jì)理論，加強(qiáng)機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品更加適應(yīng)時(shí)代需求，有著更加廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)，提升競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：李亞，河北科技大學(xué)。