淺談機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

張婷婷

摘 要：近年來，隨著我國科技水平的不斷提升，各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展。尤其是工業(yè)機(jī)械水平的提升，使得我國機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化。為了促進(jìn)我國機(jī)械工程的進(jìn)一步發(fā)展，獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，應(yīng)當(dāng)對機(jī)械工程的可靠性進(jìn)行優(yōu)化。文章從我國機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀入手，對于可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析與探討，以供有關(guān)工作人員參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；可靠性；優(yōu)化設(shè)計(jì)；探討

引言

當(dāng)前，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平有了很大程度的提高。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，人們對于多功能機(jī)械產(chǎn)品的需求也有所增加。然而，從實(shí)際情況來看，現(xiàn)如今還存在一部分多功能機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用功能難以實(shí)現(xiàn)。因此，我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展還有待于進(jìn)一步提高。作為綜合多學(xué)科與多技術(shù)的新興設(shè)計(jì)技術(shù)之一，可靠性設(shè)計(jì)在機(jī)械工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。文章對機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的分析與探討，以期通過可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，能夠提高機(jī)械工程產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動著產(chǎn)品的更新與換代。人們生活水平的逐漸提高，對于產(chǎn)品的多功能性與可靠性提出了更高的要求。在科技水平不斷提高的背景下，現(xiàn)有生產(chǎn)過程中所產(chǎn)出的機(jī)械工程產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜化的特點(diǎn)。不但各式各樣的優(yōu)秀工藝被應(yīng)用到生產(chǎn)制造中，而且產(chǎn)品的更新速度也在不斷的加快。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化特點(diǎn)，對于機(jī)械工程的可靠性設(shè)計(jì)提出了更高的要求。具體來講，可靠性主要是指在特定要求的狀態(tài)下，產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)特定功效的水平。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，生產(chǎn)單位要想生產(chǎn)出符合客戶需求的產(chǎn)品，首先應(yīng)當(dāng)展開細(xì)致的規(guī)劃設(shè)計(jì)，對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中潛在的問題要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而有效提升其穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。

然而，從我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展歷程來看，相較于一些發(fā)達(dá)國家而言，我國機(jī)械制造業(yè)的起步較晚，仍然存在著一定的差距。在此背景下，與機(jī)械制造相關(guān)的可靠性分析工作同樣進(jìn)展的比較緩慢。自二十世紀(jì)八十年代以后，我國在機(jī)械制造方面有了一定程度的突破，并成立了專門的研究機(jī)構(gòu)。從總體上來看，對于機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)主要在于理論方面。然而，從實(shí)踐的角度出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械工程生產(chǎn)過程中運(yùn)用理論來解決實(shí)際問題的現(xiàn)象比較少見。因此，側(cè)重于理論層面的機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究，是存在很大的局限性的，對于我國機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)成了比較嚴(yán)重的制約。

2 可靠性研究的發(fā)展過程

從人類對于可靠性工藝研究的發(fā)展歷程來看，可將其大致分為三個階段。第一階段是進(jìn)行初期的探索。在二戰(zhàn)時期，有些重要的武器在作戰(zhàn)的過程中容易發(fā)生機(jī)械問題，由此開始，人們逐漸意識到提高機(jī)械設(shè)備的可靠性具有重要的意義，從而開始進(jìn)入了可靠性研究工作的籌劃時期。在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較大的成效，具有一定的代表性。接下來進(jìn)入到第二階段，即可靠性研究的過程發(fā)展時期。一些較為重視制造業(yè)發(fā)展的國家，例如英國、美國等開始進(jìn)行生化探索，并且也取得了較為顯著的成就。在此背景下，人們對于可靠性研究逐漸的進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段。在歷經(jīng)了早期的探索時期、過程發(fā)展時期之后，可靠性研究開始向著更為成熟的方向發(fā)展，逐漸的進(jìn)入到國際化時期。在這一時期，對于可靠性研究的相關(guān)工作已經(jīng)逐步完善，有關(guān)技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用。有些發(fā)展中國家也積極地開展了對于可靠性的研究工作。隨著各種國際學(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，對于可靠性研究的工作進(jìn)入了國際化時期。

3 可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是以產(chǎn)品功能的可靠性使用為目的應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。在機(jī)械產(chǎn)品的整個生命周期中，可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)始終都在發(fā)揮著重要的作用。接下來，文章將從機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)以及使用與維修環(huán)節(jié)這幾個方面入手，探討機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。

3.1 機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

在機(jī)械工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，裝配整體設(shè)計(jì)以及零件組裝設(shè)計(jì)是非常重要的兩個環(huán)節(jié)。因此，在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)時，應(yīng)當(dāng)將它們看作是一個整體來進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要的設(shè)計(jì)方法可以大致分為以下兩個方面。

其一，預(yù)測整體設(shè)計(jì)可靠性法。這種方法，主要是通過對于構(gòu)成機(jī)械的各個零部件的可靠性進(jìn)行相應(yīng)的分析，并由此推斷出該機(jī)械整體的可靠性程度。通過合理的預(yù)測，有助于在設(shè)計(jì)階段采取相應(yīng)的處理措施，從而提高機(jī)械工程的可靠性。

其二，分配整體設(shè)計(jì)可靠性法。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，該方法的應(yīng)用具體表現(xiàn)為，根據(jù)機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的整體要求，將總體指標(biāo)進(jìn)行分配，使得各個零部件的設(shè)計(jì)都有具體的可靠性指標(biāo)要求。可靠性分配方法還可以再次的細(xì)分，包括：再分配、等分配、比例分配和綜合評分等多種分配法。在分配的過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況，選用最恰當(dāng)?shù)姆峙浞椒ǎ罱K保證機(jī)械工程的可靠性得以有效提高。

3.2 機(jī)械工程產(chǎn)品制造中的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

在機(jī)械工程產(chǎn)品的制造過程中，如果制造環(huán)節(jié)未得到嚴(yán)格的管控，那么產(chǎn)品的最終質(zhì)量將會受到一定的影響，產(chǎn)品的可靠性也難以得到保障。因此，在機(jī)械工程的產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，應(yīng)用可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。具體來講，在產(chǎn)品的加工制造過程中，尤其是選擇加工工藝以及工藝流程時，要想應(yīng)用可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要保證相應(yīng)的技術(shù)水平符合標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，所使用的加工設(shè)備，其可靠性也應(yīng)當(dāng)具有充足的保證。

產(chǎn)品的制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)。因此，要想提高整個工藝流程的可靠性，首先應(yīng)當(dāng)提高該流程中所涉及到的各個子系統(tǒng)的可靠性。只有做好每一個子系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能選用科學(xué)合理的方法提高整個系統(tǒng)的可靠性。

3.3 機(jī)械工程產(chǎn)品的使用與維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

正確的使用機(jī)械工程產(chǎn)品，并且在使用過程中運(yùn)用科學(xué)合理的方法進(jìn)行維修，是延長機(jī)械工程產(chǎn)品使用壽命的重要保障。作為機(jī)械設(shè)備的制造企業(yè)，要想獲得長遠(yuǎn)穩(wěn)定的發(fā)展，不僅要保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)當(dāng)提供良好的售后服務(wù)。通過采用有效的邏輯分析法，制定出規(guī)范的維修內(nèi)容以及維修方式。對于機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命也要進(jìn)行合理的規(guī)劃，保證機(jī)械產(chǎn)品具有可維修性與可靠性。

4 結(jié)束語

在傳統(tǒng)的機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，通常只考慮產(chǎn)品的重量、體積、成本等方面的優(yōu)化，對于產(chǎn)品可靠性方面的考慮比較少。然而，伴隨著人們對于機(jī)械產(chǎn)品可靠性要求的逐漸增高，在機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮可靠性指標(biāo)和優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)。這樣不僅能夠保證所設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品更加具有可靠性，而且還能最大限度地滿足人們對于產(chǎn)品的實(shí)際要求。現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)應(yīng)當(dāng)重視機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，爭取讓我國的機(jī)械產(chǎn)品在國際市場上更具有競爭力，從而實(shí)現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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