可靠性設計在機械工程領域的應用

自從改革開放以來，隨著科學技術的飛速發展，工業機械化水平越來越高。人們不僅需要多功能的產品，而且還需要產品能夠可靠地實現其所具有的功能。因此，以產品可靠性為目的的可靠性設計應運而生，并得到迅速發展和廣泛應用。所以我們應該重視對機械工程可靠性的優化設計。

1 可靠性設計的發展

1.1產品可靠性設計的研究背景

當前科學技術的不斷發展，市場競爭的日趨激烈，促使產品的更新換代速度加快。人們不僅對產品的功能有所要求，對產品的質量和可靠性要求更高，為了能夠使機械制造企業得到長遠發展，我們更應該把可靠性設計放到機械產品生產中去，這樣才能夠保證產品滿足市場需求?？萍嫉陌l展使產品的結構功能趨于復雜化，正因為高新技術在產品制造中的應用使產品的復雜性不斷提高，產品的更新換代速度也得到了提升，這也促進了我國工業的快速發展。在進行產品設計的時候，我們應該有個不斷深化的認識過程，并把設計進行不斷的完善和改進，我們需要在大批量產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品能夠經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，這主要是因為產品生產中經常存在設計、工藝不可靠的問題。所以生產企業必須在產品生產初期對產品的設計和工藝進行可靠性設計，盡可能地把故障在萌芽階段消除，進而提高產品的可用性，并且逐漸實現產品的生產目標，這同時也說明了一種產品可靠性設計已經慢慢形成并逐步被應用。

1.2 產品可靠性設計的現狀

由于各種原因，我國機械制造業的發展和西方國家的發展程度差很多，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，個別行業還建立了專門的研究機構，培養了一批高素質的專業人才，制定了該行業的可靠性標準。但是這些研究很大一部分都是理論方面的研究，實際中的應用比較少，這就導致我國機械制造的可靠性設計方面發 展十分緩慢，影響到工業的發展。

2可靠性設計在機械領域中的應用

2.1機械產品的設計

機械產品設計包括整機產品設計及其零部件設計。對整機產品可將其作為一個系統進行設計，設計的方式主要有以下兩種：第一種方式是根據零部件的可靠性預測結果，計算產品系統的可靠性指標，這就是系統的可靠性預測，其結果只要滿足指標要求即可，如果不能滿足要求就要按第二種方式進行設計；第二種方式是對零部件進行可靠性分配，即把系統指標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。零部件設計時，應盡量采用標準件或質量成熟的零件，一般零部件可按類比法設計，重要的零件按概率法設計，對一些關 鍵零部件還應進行可靠性試驗。對產品的可靠性應進行評審、修改、再評審、再修改，直到滿足指標要求為止。另外，還要進行人機系統的設計，這方面主要包括操作性和適應性設計。

2.2 制造過程可靠性設計

制造過程的可靠性設計是保證產品質量的關鍵，除了要選用可靠性好的先進加工設備和工藝裝備外，重點是對工藝方案和工藝流程的設計。產品的工藝流程相當于一個系統，每一個工藝方案或工序相當于一個子系統。每一個子系統的可靠度設計都要綜合考慮設備、工藝裝備、工藝材料及操作人員的素質等因素，確定出合理的子系統可靠度指標，然后按子系統之間的關系（串聯、并聯或混聯）得出系統的預測可靠度（如自動線、流水線等的設計）。

2.3使用維修的可靠性設計

產品以可靠性為中心維修應采用邏輯分析決斷法，科學地制定維修內容和優選維修方式，合理確定使用期，以控制機械設備使用的可靠性。機械產品的可維修性與可靠性一樣，其是機械設備本身的一個可靠性指標。在對產品進行可靠性設計時就要考慮其維修性，使設計的產品在使用過程中做到故障易發現、易檢查、易修復，力求防患于未然。對產品進行維修性設計時要以最低的費用來維護和提高設備的可靠性水平，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上制定合理、經濟的維修規則，采用先進的故障診斷技術和合理的維修方式，使用標準的維修工具及設備，提高維修人員的技術水平，使機械維修工作進一步走向科學化和現代化。

3我國機械工程可靠性研究目前所存在的不足

3.1國內教育部門大多未設置可靠性研究方面的課程

經調查分析，我國目前只有為數很少的高等院校有設置可靠性研究方面的課程，絕大多數院校都沒有這方面的相關課程，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代制造業中具有很重要的作用，它不僅應當是一門系統科學，而且應當作為一門獨立式學科。目前，很多企業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，所以這應當引起當今教育界的足夠重視，及時設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，為我國未來的工業發展做出應有的貢獻。

3.2 國內企業對可靠性研究不夠重視

目前，我國國內很多企業對可靠性研究并未足夠重視，覺得可靠性研究可有可無，對整個生產制造產生不了多大影響。但是，一些國際上的發達國家都把可靠性研究作為生產上的重要部分，如果我們國內企業還對可靠性研究不夠重視，勢必會導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€系統工程，它涉及廣泛且較為復雜，沒有一個機構來統籌考慮和貫徹實施，是無法使產品可靠性得到保障。因此，我國企業不僅要開始重視可靠性 研究，而且應當成立相關獨立研究部門，進行專門的產品可靠性設計研究及可靠性試驗，從而確保產品在各環節上的可靠性，使得產品質量往更高的水平發展，從而可以在國際上占有足夠的競爭優勢。

總結

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