可靠性設(shè)計在機械工程領(lǐng)域的應(yīng)用

自從改革開放以來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)機械化水平越來越高。人們不僅需要多功能的產(chǎn)品，而且還需要產(chǎn)品能夠可靠地實現(xiàn)其所具有的功能。因此，以產(chǎn)品可靠性為目的的可靠性設(shè)計應(yīng)運而生，并得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。所以我們應(yīng)該重視對機械工程可靠性的優(yōu)化設(shè)計。

1 可靠性設(shè)計的發(fā)展

1.1產(chǎn)品可靠性設(shè)計的研究背景

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，市場競爭的日趨激烈，促使產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度加快。人們不僅對產(chǎn)品的功能有所要求，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求更高，為了能夠使機械制造企業(yè)得到長遠發(fā)展，我們更應(yīng)該把可靠性設(shè)計放到機械產(chǎn)品生產(chǎn)中去，這樣才能夠保證產(chǎn)品滿足市場需求?？萍嫉陌l(fā)展使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)功能趨于復(fù)雜化，正因為高新技術(shù)在產(chǎn)品制造中的應(yīng)用使產(chǎn)品的復(fù)雜性不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也得到了提升，這也促進了我國工業(yè)的快速發(fā)展。在進行產(chǎn)品設(shè)計的時候，我們應(yīng)該有個不斷深化的認識過程，并把設(shè)計進行不斷的完善和改進，我們需要在大批量產(chǎn)品投入市場之前進行初步試驗，也就是說必須保證從初始產(chǎn)品能夠經(jīng)過測試滿足市場需求之后才能夠真正的大批量的投入使用，這主要是因為產(chǎn)品生產(chǎn)中經(jīng)常存在設(shè)計、工藝不可靠的問題。所以生產(chǎn)企業(yè)必須在產(chǎn)品生產(chǎn)初期對產(chǎn)品的設(shè)計和工藝進行可靠性設(shè)計，盡可能地把故障在萌芽階段消除，進而提高產(chǎn)品的可用性，并且逐漸實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)目標(biāo)，這同時也說明了一種產(chǎn)品可靠性設(shè)計已經(jīng)慢慢形成并逐步被應(yīng)用。

1.2 產(chǎn)品可靠性設(shè)計的現(xiàn)狀

由于各種原因，我國機械制造業(yè)的發(fā)展和西方國家的發(fā)展程度差很多，特別是在可靠性方面相差更多。一直到二十世紀(jì)八十年代，我國在機械工程的可靠性方面才有了一些深入研究，個別行業(yè)還建立了專門的研究機構(gòu)，培養(yǎng)了一批高素質(zhì)的專業(yè)人才，制定了該行業(yè)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。但是這些研究很大一部分都是理論方面的研究，實際中的應(yīng)用比較少，這就導(dǎo)致我國機械制造的可靠性設(shè)計方面發(fā) 展十分緩慢，影響到工業(yè)的發(fā)展。

2可靠性設(shè)計在機械領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1機械產(chǎn)品的設(shè)計

機械產(chǎn)品設(shè)計包括整機產(chǎn)品設(shè)計及其零部件設(shè)計。對整機產(chǎn)品可將其作為一個系統(tǒng)進行設(shè)計，設(shè)計的方式主要有以下兩種：第一種方式是根據(jù)零部件的可靠性預(yù)測結(jié)果，計算產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，這就是系統(tǒng)的可靠性預(yù)測，其結(jié)果只要滿足指標(biāo)要求即可，如果不能滿足要求就要按第二種方式進行設(shè)計；第二種方式是對零部件進行可靠性分配，即把系統(tǒng)指標(biāo)分配到各個零部件上，可靠性分配方法主要有等分配法、再分配法、比例分配法和綜合評分分配法四種。零部件設(shè)計時，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件或質(zhì)量成熟的零件，一般零部件可按類比法設(shè)計，重要的零件按概率法設(shè)計，對一些關(guān) 鍵零部件還應(yīng)進行可靠性試驗。對產(chǎn)品的可靠性應(yīng)進行評審、修改、再評審、再修改，直到滿足指標(biāo)要求為止。另外，還要進行人機系統(tǒng)的設(shè)計，這方面主要包括操作性和適應(yīng)性設(shè)計。

2.2 制造過程可靠性設(shè)計

制造過程的可靠性設(shè)計是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，除了要選用可靠性好的先進加工設(shè)備和工藝裝備外，重點是對工藝方案和工藝流程的設(shè)計。產(chǎn)品的工藝流程相當(dāng)于一個系統(tǒng)，每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)的可靠度設(shè)計都要綜合考慮設(shè)備、工藝裝備、工藝材料及操作人員的素質(zhì)等因素，確定出合理的子系統(tǒng)可靠度指標(biāo)，然后按子系統(tǒng)之間的關(guān)系（串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)）得出系統(tǒng)的預(yù)測可靠度（如自動線、流水線等的設(shè)計）。

2.3使用維修的可靠性設(shè)計

產(chǎn)品以可靠性為中心維修應(yīng)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，合理確定使用期，以控制機械設(shè)備使用的可靠性。機械產(chǎn)品的可維修性與可靠性一樣，其是機械設(shè)備本身的一個可靠性指標(biāo)。在對產(chǎn)品進行可靠性設(shè)計時就要考慮其維修性，使設(shè)計的產(chǎn)品在使用過程中做到故障易發(fā)現(xiàn)、易檢查、易修復(fù)，力求防患于未然。對產(chǎn)品進行維修性設(shè)計時要以最低的費用來維護和提高設(shè)備的可靠性水平，盡量減少排除故障所用的維修時間。因此，要在可靠性理論的基礎(chǔ)上制定合理、經(jīng)濟的維修規(guī)則，采用先進的故障診斷技術(shù)和合理的維修方式，使用標(biāo)準(zhǔn)的維修工具及設(shè)備，提高維修人員的技術(shù)水平，使機械維修工作進一步走向科學(xué)化和現(xiàn)代化。

3我國機械工程可靠性研究目前所存在的不足

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。可靠性研究在現(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行授課，為我國未來的工業(yè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

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?？煽啃允莻€系統(tǒng)工程，它涉及廣泛且較為復(fù)雜，沒有一個機構(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)獨立研究部門，進行專門的產(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。

總結(jié)

常規(guī)優(yōu)化設(shè)計方法在設(shè)計中沒有考慮可靠性指標(biāo)，因此不能反映產(chǎn)品運行的真實情況；而可靠性設(shè)計方法在設(shè)計中不考慮成本、重量、體積等指標(biāo)。對某些設(shè)計問題，僅采用優(yōu)化設(shè)計方法或僅采用可靠性設(shè)計方法，都很難得到理想的設(shè)計結(jié)果，而可靠性優(yōu)化設(shè)計方法將優(yōu)化技術(shù)與可靠性設(shè)計理論有機地結(jié)合在一起，彌補了各自的不足。隨著機械產(chǎn)品的日益大型化、復(fù)雜化，可靠性優(yōu)化設(shè)計方法在機械工程產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用將會越來越廣泛。