實現機械工程的可靠性優化設計

浮罡 付安偉 郭崇峰 汪世林

摘要：自改革開放之后，中國的工程機械行業得到了前所未有的發展，經過30多年的不懈努力，機械工程制造業取得了巨大的發展成果，在國民經濟中占有很大的比重。在機械工程行業里面，對其可靠性進行優化設計是十分必要的。在本文中，深入探討了工程機械可靠性優化設計中的問題，以便參考。

關鍵詞：機械工程；可靠性；優化設計

現代社會，科學技術的發展已不可同日而語，人們不僅對多功能產品的強烈需求，還希望多功能產品的各項能力非常突出。以提高產品的功能可靠性為目的，促使了產品產品的可靠性優化設計應運而生，從其概念的產生到如今，得到了迅速發展和廣泛使用。在開展工程機械產品的設計時，需要把可靠性理論和技術融合起來，并依據具體的要求，可以優先考慮產品的可靠性；在延誤開發時間，增加成本和性能的前提下，使工程機械產品的設計盡量滿足可靠性的要求。由于可靠性設計是一個跨多學科，多技術的新興技術，所以可靠性的設計涉及諸多問題。

1.機械工程設計的可靠性常用方法

1.1.魯棒設計方法

這種設計方法主要是降低產品的敏感性。使產品的性能不會因為制造期間在變異或是使用環境的變化而變得不穩定，并且讓產品在額定的使用期限內，不會因為產品的結構發生變化，參數變動，系統老化等問題而影響到工作的設計方法。該方法是基于統計分析為基礎由日本的機械設計師田口玄一提出的，它根據產品的可用性對用戶造成多大的經濟損失來判斷設計的可靠，這是它的基本原理，其中的損失通常是可靠的用戶流失的可用性正比于產品的功能和目標，簡單而言就是損失越多說明偏差越大，從側面反映出產品的質量不過關，減小偏差則是提高產品質量的有效辦法，大多是通過嚴格控制材料和生產工藝，以達到最大限度地減少錯誤的目的。然而，這種方法的缺點同樣十分明顯，經費相對昂貴以及技術太過復雜，難以完成。經過人們不斷的摸索和實驗，提高自身的抗干擾能力已成為此方法的主要途徑，此方法的途徑也非常的多，它是將很多的辦法融合起來。良好的機械強度會比較高增強產品的可靠性。

1.2.降額設計

這個方法是當產品工作時其零件所受的應力都在其額定范圍之內，為了達到降低應力的目的可以使零部件的所承受的應力降低或是提高零部件的質量。根據大量的工程實踐表明，機械故障率非常低的產品其機械零件都是在低于其設定的工作壓力之下進行工作的，而可靠性也隨之升高。為了找到最好的降額辦法，就需要不斷的進行反復的實驗。這是就可以通過將應力平均減低，將大部分零件的強度提高，使應力變化和強度減小等辦法加強可靠性。

2.可靠性優化設計在機械工程中的應用

2.1.工程機械產品的使用和維護的可靠性優化設計

對機械產品進行定期的維修保養，可以大大提高其使用壽命；一個公司的發張壯大同樣離不開優秀的售后服務。因此，售后服務和維修問題是每個生產機械設備的廠家都要重視的問題，采用先進的邏輯分析，依據不同的需要和使用地點，制定出合理的維修和保養內容，依據機械參數以及各種因素為機械產品做出合理的使用年限。工程機械產品的可維護性和可靠性，這兩者都是大同小異，可維護性是可靠性的具體指標之一。當工程機械產品的設計之初就要先想到產品的可維修性能，產品越簡單，越易于維修當出現故障時可以快速修理，降低經濟損失。針對機械產品維修可靠性的優化設計時，產品的維護費用是必須要討論的重點，以最小的成本實現最大程度的可靠性，盡量減少排查和維修故障所需要的時間，設計人員以此為原則進行機械工程可靠性優化設計。因此，以維修設計的理論作為可靠性優化設計的基礎，是合情合理的，同樣是重要的依據。設計一個經濟合理的維修方法十分重要。在維修的時候，要使用標準的維修設備，維護人員的技能也要不斷提高。使維護工作可以朝著現代化和科學化方向前進。

2.2.機械工程產品設計環節可靠性優化設計

零件組裝設計與整體裝配設計是機械工程產品的設計的兩個主要方面。當對產品進行可靠性優化設計時才能把它們看作是一個整體，主要有兩種設計方法，一種是：先對完整的機械系統進行了解，并對零部件的最大可靠性進行分析及評估，通過對零件的分析可以判斷出整體結構的可靠性，預測出的結論要優于或與設計目標相同。第二種方法是：在優化可靠性設計時的各項參數平均劃分到每個零部件上，每個零部件必須滿足這些參數的要求； ：再分配、等分配、比例分配及綜合評分等分配方法是常用的可靠性的分配法。在設計各個部分時，零部件的選擇一定要優先考慮符合國家標準并已大量生產使用的標準零件，這樣可以節約資金和制造時間，對于重要的部分要嘗試不同的設計以及不同的零件對其進行優化，可靠性的試驗要在設計之前完成。此外，機械工程產品設計的可靠性要進行重復的的論證，直到其各項指標參數可以滿足設計時的所有標準為止。機械系統的人機工程設計也很重要，它包括可操作性以及適應性。

2.3.工程機械產品在可靠性優化設計制造

為確保產品的質量，就需要對對制造的各個環節進行把關，因此，機械產品在可靠性優化設計制造過程中是十分必要的。為了使加工設備的可靠性得以保證，就必須對加工工藝與工藝流程進行選擇，同時要考慮機械的技術水平，以確保盡可能達到最優化的效果。產品制造過程是一個完整的系統，工藝流程的子系統包括了每一個解決的方案和工序，對于任何步驟的優化處理都要全面透徹的考慮所有問題。

總之，工程機械產品越來越大也越來越復雜，所以機械工程產品的可靠性優化設計就變得非常的重要，其前景也很好。由于機械工程產品使用變得十分廣泛，可靠性優化設計也被大量使用和認可。

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