探討機械工程的可靠性

朱翠先

摘要：在當今社會，人們對于各類產品的質量有著極高的要求，要想使產品獲得用戶認可度，就必須要提升產品的可靠性。機械可靠性是指機械產品在規定的條件和時間內，完成規定功能的能力。在重要產品和日用類機械產品方面，機械可靠性更是備受關注，衡量產品的質量優劣的標準之一就是產品的可靠性，只有可靠性高的產品，才能在競爭激烈的市場環境中占據一席之地。

關鍵詞：工程設計;機械可靠性;應用方法

中圖分類號：TH122;文獻標識碼：A

引言

近年來，我國工業機械水平不斷提高，不斷刺激著機械制造行業的發展，機械產品也逐漸向功能化方向發展。以滿足市場發展實際需求為目的，基于現狀來對機械工程進行可靠性優化設計，對產品設計和制造全過程進行調整，在保證較高生產效率的同時，提高產品質量。

1關于機械可靠性的研究

在上個世紀四十年代，第二次世界大戰期間，因為對于武器與各類機械產品的大量運用，飛機、軍火武器等設備的可靠性研究必不可少。而在二十世紀五十年代，美國因為軍事上的需要，同樣對可靠性展開了深入的研究，與此同時，蘇聯和日本也不甘落后，對可靠性問題進行了全面的研究。從上個世紀六十年代開始，世界各國都漸漸注意到機械可靠性的發展前景廣大，紛紛投入研究，取得了許多成就。機械可靠性研究的內容廣泛，涉及許多方面，與人類生活息息相關。機械的可靠性不僅體現在日常生活中，例如洗衣機、電視機等家用電器，還包括一些高端科技領域，例如航空航天飛機等。現在在國外，機械可靠性被應用在許多領域，比如軸承和齒輪、人造衛星、土木工程核電站、宇宙飛船、飛機、艦船、汽車、壓力容器等產品。

我國在機械可靠性的研究方面相對起步較晚，因為人們生產和生活方面的迫切需要，直到上個世紀八十年代才有了初步的發展，各個行業都開始研究可靠性，也開始將可靠性研究編入教材，作為教育的其中一個環節。雖然我國進步很快，取得了較大的進展，但是因為起步晚，直接導致了我們國家的工業文明與西方發達國家的工業發展有著較大的差距。所以，我們需要明確差異所在，積極地發展和創新，逐漸縮小國與國之間存在的差距。

2機械工程可靠性設計方法

2.1機械工程設計環節優化分析

機械工程設計是將整個工程作為整體進行設計，其設計過程主要分為兩部分進行，首先是對整體進行系統設計，然后將優化技術應用在各環節設計中。整體系統的設計分析主要是分析工程的各零件，然后總結零件運用優化技術的設計指標。細致化的分析研究是為了滿足各零件對優化技術設計的要求，在單個零件進行設計的過程中盡可能按照國家的標準進行設計，有些零件的部件比較重要，因而在設計過程中要采用不同設計方法。同時部件的使用程度不同，因此一些比較關鍵的部件必須進行嚴格的試驗檢測，保證其優化設計的準確性。在滿足以上條件的情況下，進一步對人機設計進行合理的設計和優化分析，保證其操作方便、合理，滿足人機操作的舒適性。

2.2數據采集方案

對于可靠性信息采集基地，好一點的企業會把新產品放在一個重要的施工地點進行長期的跟蹤，比如說跟蹤5000h、6000h。我處理的這個數據，從全壽命周期角度來講，就是從港口拿的數據來進行處理。數據采集方案從四個方面采集，然后進行系統的建立，來對它進行數據處理分析。從裝載機可靠性的角度來講，它是可修復系統。我們認為它的故障點是一個隨機的時間點，根據這個時間點取得的數據是可修復系統，用隨機結尾數學模型來對它處理。然后對它進行參數估計，進行迭代求解，最后用相關的指數來驗證模型的準確性。

2.3機械工程產品制造中的可靠性優化設計

要知道，設計一個機械產品最重要的就是要確保其質量，具體而言就是要切實做好在各個制造流程的質量控制，故而，十分有必要在產品的制造流程中采用可靠性優化設計。有一些經過加工而得到的設備，要重點關注其可靠性是否達標，設計者在選取加工工藝與工藝流程時，特別要看清它的技術水平，確保在制造上盡可能實現最優化。總的來看，產品制造工藝流程屬于一套功能完善的系統，再進行細分來看，每個方案與工序就是各個獨立的子系統，在對后者實施可靠性優化設計時，需要統一分析各種情況的影響，比如進行加工的設備、工藝流程與操作者的專業素養等;只有做好了以上幾點，每個子系統設計的可靠性才能得到保證;最后一點，對每個子系統的相關數據進行整理，按照相關規則與方法總結出總系統的可靠性及優化指標，并進行適當的偏差修正。

2.4機械工程產品的使用與維修的可靠性優化設計

對機械產品適當的維修是極其有必要的，科學的維修保養可以極大地延長產品的使用壽命;功能健全質量過關的售后服務是衡量一個公司水平的重要標準。故而，機械產品供應商需要重點關注產品的售后服務與維修。通過使用嚴謹的邏輯分析法，編寫出合理的維修內容與手段，為延長機械產品的使用周期做好制度上的準備。對于機械工程產品而言，它自身具有的可維修性與可靠性，在某種意義上來講是相通的概念，嚴格來講，這里所說的可維修性其實就是可靠性上的一個指標而已。當研發人員進行產品設計時，必須第一步就要關注可靠性指標，這是為了問題產生的時候可以進行快速的維修。除此之外，還需要考慮成本上的問題，設計者需要遵循以最小的經濟代價獲取最大的工作效益的原則。故而，十分有必要將可靠性優化設計理論當成首要的考慮因素;有一個合理的經濟成本是進行維修設計的關鍵所在。

2.5可靠性術語定義和故障碼編制

我們研究可靠性參考了一下美國約翰迪爾公司的拖拉機、發動機的管理模式，這個資料早期是從我們天工所老工程師他們最早翻譯過來的資料整理的。第一步就是要對名詞術語進行重新定義，要有可操作性，不能按照我們行業致命故障、嚴重故障、一般故障定義。對可靠性數據的分析，企業大部分是三包期的。通過數據統計來判斷是什么分布，建立什么樣的數學模型，然后進行離合，對可靠性數據進行處理、評價，再把這個評價結果產品設計規劃部門。之后制定可靠性增長目標、可靠性分解等。最后進行一些數學驗證，后面的介紹就是按照這個思路來的。根據編碼要知道故障的數據是什么意思，你編碼編不好，你數據庫建立起來就困難。裝載機要分說發動機、ER系統、工作裝置等，ER系統再分，這樣往下來制定編碼規則。編碼有一級、二級、三級、四級。一級就是整機，包括故障的失效模式、嚴重程度、失效部位等。

2.6蒙特卡洛技術

蒙特卡洛法是一種純概率分析法，很少采用假設的分析方法，也無需求函數分布，所以精確度比較高。當進行多次模擬后，精確度會更高。在采用蒙特卡洛方法的時候，需要注意隨機變量的基本分布，產生隨機性好的隨機變量，合理地估計抽樣容量。

結束語

通過對工程設計中機械可靠性應用方法的研究，我們應該認識到在實際操作的過程中，因為每一種方法的特點都不盡相同，所以要結合現實情況應用不同的研究方法，以正確的科學技術作指導，使產品具有較高的可靠度，提高在未來的國際市場中的競爭力。

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