機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計探討

摘 要：自從進(jìn)入到新的發(fā)展時期之后，我們大力發(fā)展機(jī)械制造業(yè)，獲取了非常顯著的成就。作為國家經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵構(gòu)成要素，機(jī)械項目的可靠性設(shè)計開始被人們廣泛關(guān)注。文章具體分析了該設(shè)計的特征以及要注意的要點(diǎn)和存在的缺陷等等。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；可靠性；優(yōu)化設(shè)計

1 產(chǎn)品可靠性設(shè)計的現(xiàn)狀和研究背景

1.1 產(chǎn)品可靠性設(shè)計的現(xiàn)狀

因為受到過去的很多問題的干擾，我們國家的機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展得不是很好，尤其是比對西方國家來看，差距更是明顯。與之相關(guān)的可靠性分析工作更是發(fā)展得非常緩慢。一直到1980年之后，我們國家才在這方面有了一定的突破，而且還成立了專門研究機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的工作者。不過從總的層面上來看，此類研究過分地看重理論層面的內(nèi)容，沒有注重發(fā)展實踐，和西方國家比對來看還是有著很多的差異。

1.2 產(chǎn)品可靠性設(shè)計的研究背景

由于社會不斷發(fā)展，科技一直進(jìn)步，此時產(chǎn)品更新的速度也在加快。在這種背景之下，人們可以隨意地選擇多種類型的產(chǎn)品，而且此時人們更加地關(guān)注它們的可靠性特點(diǎn)，因此就出現(xiàn)了可靠性設(shè)計這個理念。由于科技發(fā)展速度不斷加快，此時生產(chǎn)出的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也開始朝著復(fù)雜化發(fā)展。工作者們開始將各種優(yōu)秀的工藝運(yùn)用到生產(chǎn)工作之中，此時得到的產(chǎn)品也更加復(fù)雜，它們的更新速度也較之于以往加快了很多。當(dāng)我們開展設(shè)計工作的時候，要積極深化，不斷完善。當(dāng)我們制造出一類商品以后，并不是直接的投入市場，先要接受試驗，當(dāng)測試性能等達(dá)標(biāo)之后才可以將其投放市場。之所以要對其試驗，是因為許多產(chǎn)品本身并不是很可靠，有一些設(shè)計或是工藝等層面的問題。所以，作為生產(chǎn)單位在生產(chǎn)產(chǎn)品的時候，先要展開細(xì)致的規(guī)劃設(shè)計，將潛在的問題控制住，進(jìn)而提升其穩(wěn)定性，實現(xiàn)預(yù)期目的。因此在這種背景之下，可靠性設(shè)計工作就開始被人們所熟知。具體來講，可靠性指的是產(chǎn)品在要求的狀態(tài)之下，實現(xiàn)特定功效的水平。我們可將特定零件看成是測試對象，也可以將某個系統(tǒng)或是裝備等當(dāng)成是測試對象。在具體的開展設(shè)計工作的時候，在符合功效以及時限等的規(guī)定的背景之下，確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性符合人們的要求，這即是可靠性設(shè)計。它牽扯的范圍非常廣，不但涵蓋傳統(tǒng)技術(shù)，還涵蓋環(huán)境工程以及電腦等等。

2 可靠性的發(fā)展過程

人類最初開始分析可靠性工藝已經(jīng)是七十年之前的事情了。通過分析它的發(fā)展歷程我們可以將其分成三個時期。第一，初期探索時期：在二戰(zhàn)中，英美等國家的很多重要武器在作戰(zhàn)的時候經(jīng)常發(fā)生機(jī)械問題，這就會影響作戰(zhàn)，從那時開始人們就意識到設(shè)備可靠性的重要性，因此可靠性研究工作就進(jìn)入到了籌劃時期。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。上述內(nèi)容表示著該項研究工作進(jìn)入到了探索時期。第二，過程發(fā)展時期：在歷經(jīng)了早起的探索時期之后，該項研究工作做開始朝著較為成熟的方向發(fā)展，人們將該時期叫做過程發(fā)展時期。在這個時期里，那些比較重視制造業(yè)的國家，像是英美等開始進(jìn)行生化探索，而且獲取了許多顯著的成就，這就在無形中使得該項研究工作今后的發(fā)展方向有了保障，使其進(jìn)入到全新的發(fā)展時期。第三，國際化時期：在這個時期，可靠性研究工作已經(jīng)開展得非常完善了，此時相關(guān)的技術(shù)也開始被大量應(yīng)用，它的很多優(yōu)點(diǎn)開始被全球所熟知，不論是發(fā)展中國家亦或是發(fā)達(dá)國家都積極地開展此類研究工作，投入了許多的精力和物力以及人力資源，此時使得該項研究工作正式邁入了國際化時期?？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。

3 可靠性設(shè)計在機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 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。

3.2 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)。

3.3 使用及維修的可靠性設(shè)計

對于產(chǎn)品來講，在其生命周期之內(nèi)，售后維修占據(jù)的意義不同尋常。通過觀察平時所見，我們不難發(fā)現(xiàn)只有那些做好售后工作的單位，才能夠在激烈的競爭狂潮之中獲取穩(wěn)定的發(fā)展，才能夠擁有一席之地。因此，我們要想獲取穩(wěn)定的發(fā)展就要認(rèn)真分析售后維護(hù)工作。具體來講，要運(yùn)用邏輯分析措施，合理的制定維修策略，選取維修措施，明確其使用時間。對于機(jī)械產(chǎn)品來講，它的可維修能力和可靠性有著非常多的近似點(diǎn)。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。當(dāng)我們開展維修設(shè)計工作的時候，一定要將費(fèi)用考慮到，要以最少的成本獲取最高的效益，盡量地降低問題發(fā)生幾率?；诳煽啃岳碚摰木S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。

4 結(jié)束語

在常見的設(shè)計中，我們并沒有分析可靠性要素，因此它無法體現(xiàn)出產(chǎn)品的可靠性特點(diǎn)。在開展設(shè)計工作的時候，假如單純的分析可靠性或是優(yōu)化設(shè)計的話，無法獲取很好的結(jié)果。因此我們在工作中，不但要分析優(yōu)化指標(biāo)還要分析可靠性要素，將兩者合理地融匯到一起，只有這樣我們才能夠獲取非常好的效益。由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，此時我們國家的機(jī)械制造行業(yè)獲取了非常顯著的成就，開始朝著更為復(fù)雜的方向發(fā)展，此時必然會更為頻繁地開展可靠性優(yōu)化設(shè)計工作，這是當(dāng)前企業(yè)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]天津工程機(jī)械研究所.國外機(jī)械工業(yè)基本情況[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[2]萬耀青，等.機(jī)電工程現(xiàn)代設(shè)計方法[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1994.

[3]幅爾G拜茨W.工程設(shè)計學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.