機械工程的可靠性優化設計探討

摘 要：自從進入到新的發展時期之后，我們大力發展機械制造業，獲取了非常顯著的成就。作為國家經濟的關鍵構成要素，機械項目的可靠性設計開始被人們廣泛關注。文章具體分析了該設計的特征以及要注意的要點和存在的缺陷等等。

關鍵詞：機械工程；可靠性；優化設計

1 產品可靠性設計的現狀和研究背景

1.1 產品可靠性設計的現狀

因為受到過去的很多問題的干擾，我們國家的機械制造行業發展得不是很好，尤其是比對西方國家來看，差距更是明顯。與之相關的可靠性分析工作更是發展得非常緩慢。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構，培養了許多優秀的工作者。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容，沒有注重發展實踐，和西方國家比對來看還是有著很多的差異。

1.2 產品可靠性設計的研究背景

由于社會不斷發展，科技一直進步，此時產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品，而且此時人們更加地關注它們的可靠性特點，因此就出現了可靠性設計這個理念。由于科技發展速度不斷加快，此時生產出的產品的結構也開始朝著復雜化發展。工作者們開始將各種優秀的工藝運用到生產工作之中，此時得到的產品也更加復雜，它們的更新速度也較之于以往加快了很多。當我們開展設計工作的時候，要積極深化，不斷完善。當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，當測試性能等達標之后才可以將其投放市場。之所以要對其試驗，是因為許多產品本身并不是很可靠，有一些設計或是工藝等層面的問題。所以，作為生產單位在生產產品的時候，先要展開細致的規劃設計，將潛在的問題控制住，進而提升其穩定性，實現預期目的。因此在這種背景之下，可靠性設計工作就開始被人們所熟知。具體來講，可靠性指的是產品在要求的狀態之下，實現特定功效的水平。我們可將特定零件看成是測試對象，也可以將某個系統或是裝備等當成是測試對象。在具體的開展設計工作的時候，在符合功效以及時限等的規定的背景之下，確保產品的穩定性符合人們的要求，這即是可靠性設計。它牽扯的范圍非常廣，不但涵蓋傳統技術，還涵蓋環境工程以及電腦等等。

2 可靠性的發展過程

人類最初開始分析可靠性工藝已經是七十年之前的事情了。通過分析它的發展歷程我們可以將其分成三個時期。第一，初期探索時期：在二戰中，英美等國家的很多重要武器在作戰的時候經常發生機械問題，這就會影響作戰，從那時開始人們就意識到設備可靠性的重要性，因此可靠性研究工作就進入到了籌劃時期。接著英美德等國家針對不同軍事裝備提出了相應的可靠性指標。1942年，美國麻省理工學院在真空管的可靠性研究上取得了相當大的成效。上述內容表示著該項研究工作進入到了探索時期。第二，過程發展時期：在歷經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展，人們將該時期叫做過程發展時期。在這個時期里，那些比較重視制造業的國家，像是英美等開始進行生化探索，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展方向有了保障，使其進入到全新的發展時期。第三，國際化時期：在這個時期，可靠性研究工作已經開展得非常完善了，此時相關的技術也開始被大量應用，它的很多優點開始被全球所熟知，不論是發展中國家亦或是發達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。可靠性技術的國際化主要體現在各種國際學術組織的確立、國際可靠性和可維護性技術委員會的成立。

3 可靠性設計在機械中的應用

3.1 設計環節的可靠性設計

機械產品設計包括整體裝配設計及組裝零件設計。對整機產品可將其作為一個整體進行設計，設計主要分為兩種方式：（1）先對整個系統有一個大致了解，分析各個零部件的可靠性程度，并推斷整體可靠性程度，這就是整體設計的可靠性預測，預測結果必須滿足設計指標；（2）把整體所要求的可靠性程度指標分配到各個零件設計上，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。在進行單個零件設計過程中，我們挑選的零件盡可能采用國家規定的標準件或已經在生產中大量使用的零件，并對重要性不同的零件分別用不同的設計方法進行設計，一些關鍵部件必須進行可靠性試驗。對產品的可靠性應當進行反復驗證和修改，直到滿足可靠性設計要求為止。另外，還要進行人機系統的設計，這方面主要包括操作舒適性和適應性設計。

3.2 制造過程的可靠性設計

一個產品，如果要保證其質量，那么制造環節是最大的關鍵，所以制造過程的可靠性設計便顯得尤其重要，這里我們不僅要保證加工設備上的可靠性，更重要的是加工工藝和工藝流程上的選擇。如果把產品的工藝流程看成是一個系統，那么其中任何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性設計都要考慮到各方面因素，例如：加工設備、工藝裝備、加工材料及工作人員的素質等等，這樣才能確定出合理的子系統可靠性指標，最后通過對這些子系統指標進行整合分析，最終經過合理手段統計出整個系統的可靠性指標。

3.3 使用及維修的可靠性設計

對于產品來講，在其生命周期之內，售后維修占據的意義不同尋常。通過觀察平時所見，我們不難發現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定的發展，才能夠擁有一席之地。因此，我們要想獲取穩定的發展就要認真分析售后維護工作。具體來講，要運用邏輯分析措施，合理的制定維修策略，選取維修措施，明確其使用時間。對于機械產品來講，它的可維修能力和可靠性有著非常多的近似點。產品的維修性能必須在對產品進行可靠性設計的時候就應當考慮到，以使得設計出的產品達到故障容易發現、故障零件易于更換的目的。當我們開展維修設計工作的時候，一定要將費用考慮到，要以最少的成本獲取最高的效益，盡量地降低問題發生幾率。基于可靠性理論的維修性顯得尤其重要，一個合理、經濟的維修規則的制定在產品設計的科學化和現代化進程中具有巨大的意義。不僅如此，在進行維修可靠性過程中，還應當考慮到標準化工具的使用、維修人員的素質、維修設備的先進性等等問題。

4 結束語

在常見的設計中，我們并沒有分析可靠性要素，因此它無法體現出產品的可靠性特點。在開展設計工作的時候，假如單純的分析可靠性或是優化設計的話，無法獲取很好的結果。因此我們在工作中，不但要分析優化指標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。由于經濟高速發展，此時我們國家的機械制造行業獲取了非常顯著的成就，開始朝著更為復雜的方向發展，此時必然會更為頻繁地開展可靠性優化設計工作，這是當前企業的發展方向。

參考文獻

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