市場角度下可靠性設計在未來機械產品設計中的運用

邵智

摘 要：由于機械的設計過程涉及的要素多，整體是一個系統化的領域，且隨著市場化的不斷發展，可靠性在機械設計過程中的作用越來越重要，機械產品對于可靠性的要求也逐漸提高。因此，機械的設計過程不斷呈現復雜性，在一些設計環節中存在著困難。文章從機械可靠性的發展現狀出發，結合實際情況對常用的可靠性設計方法進行說明，同時對機械可靠性設計的內涵進行了闡述。

關鍵詞：市場角度；可靠性設計；機械產品；設計；運用

0.前言

最近幾年，我國在科學技術領域的發展速度飛快，各種新型技術手段開始進入實踐階段，人們開始重視產品的質量，對產品的質量提出了更高的要求。因此，充分保障機械的可靠性，是我國機械發展的重要保障，也是我國科研人員必須要努力的方向。

1.機械可靠性概述及發展現狀

對加強機械可靠性的研究首先要明確機械可靠性的具體內涵，了解什么是機械的可靠性。機械可靠性的一般概念為，在特殊的環境中以及固定的范圍之內，機械是否能夠充分地發揮出自己的作用。從西方國家的角度出發，我們首先要考慮的就是機械是否有可靠性。從上個世紀二十年代開始，西方國家就開始針對機械的可靠性展開研究工作，直到四十年代末期，西方國家的科研人員才對機械的可靠性有了一定的研究，并且將研究的結果應用在實踐的過程中，同時在使用過程中取得了較為明顯的效果。概率統計理論和隨機過程理論是可靠性技術的主要依賴的理論，討論不同類型機械的結構，憑借這幾項數據得到的結構系數才能實現可靠的評估。同時將可靠性技術與產品結合，進行實踐探究。通過研究，一般認為，機械的可靠性主要是從機械的設計得到的。不僅如此，機械制造的過程中我們還要考慮到機械的安裝以及其他方面的內容，因此對于機械而言，設計是整個機械制造工作中的重點。所以，為了有效地提升機械的可靠性，我們要盡快推動機械制造業的發展。在此發展背景下，對機械可靠性的研究得到了較為迅速的發展。

最初的機械設計直接決定著機械結構的可靠性，這也提示著機械設計人員在最初對機械進行設計時，就要將機械可靠性納入考慮范圍內。從機械可靠性層面出發，在我國機械結構設計是非常重要的一項工作；對于西方結構設計工作來說，兩者之間并沒有非常大的差異。站在機械發展的整體大環境來看，我國在機械發展方面的水平十分有限，與國際相比仍然處于較低的發展水平。發展機械的可靠性是使當前我國機械行業在較短時間內能更加快速與健康發展的重要舉措，我國機械設計水平要盡快達到較高水平，就要提高機械的可靠性能，同時進一步提高機械設計者的設計水平。機械性能可靠性的提高有利于企業市場競爭力的增強和機械產品的整體質量的提高。因此，對提高機械可靠性技術的研究是非常必要的。

2.機械可靠性設計的常用方法

2.1 概率設計法

機械可靠性的計算方式有很多種，其中最常見的一種就是概率設計法。作為一名機械設計工作者，首先我們要了解機械使用的材料是否能夠滿足強度方面的要求。同時還要制作相關模型，并進行科學測量記下相關數據，依據模型計算出的數據得出最后設計零部件所對應的相關尺寸，其中還包括零部件的使用年限和可靠度等。概率設計的重點工作就是要測量設計中變量的數值，并且將這部分數值設置為隨機變量，并利用有關模型的輔助，最終達到預估機械可靠性的目的。在傳統設計方法中，主要以安全系數作為基礎，概率設計法則改變了以往以安全系數為基礎的局面，具有不同于傳統設計方法的特點和自身的優越性。其優越性主要體現在以下兩個方面：首先，概率設計的方式一般利用概率統計分布的方式，并用相關方式得到機械產品相關數據以及材料的強度，對產品的可靠性具有較好的保證。其次，概率設計法具有能實現將可靠度定量化的要求，機械中的零件有的時候會因為機械外部環境的原因而發生故障問題，概率設計法在一定程度上認同了這一因果聯系。因此，采用定量化故障分析的時候，一定要相對故障率有一定的了解，并針對產品所用零部件的故障率有所把握。

2.2 穩健性設計法

最早提出穩健性設計方式的是一名日本設計師---田口玄一。穩健性設計法的基礎主要是統計分析，通過統計分析能做到進一步保障與實現產品性能的相對穩定性。統計分析還能更大程度上使產品的使用年限得到一定延長，所以，機械設計人員要對產品在實際制造過程中所遇到的有關環境影響、產品自身參數和結構等相關因素的變化帶來的不同后果與影響進行充分考慮。因此，我們可以發現故障原因，并更快地找到解決問題的辦法。

從穩健性設計方面來說，機械的可靠性主要是針對用戶造成的損失來進行判斷的。上述損失是指產品實際完成的目標與產品預期完成的目標存在的偏差。在機械運轉的過程中，首先我們要對選中的材料嚴格把關，控制產品質量，從而得到質量更優的產品，讓產品在激烈的市場競爭中處于優勢地位。穩健性設計方法具有自身的優勢，同時也存在明顯的缺點。該方法雖然在理論層面能達到這個水平，但在實際運用過程中具有較高的實施難度，這就造成了產品在成本方面的劣勢，因此可推廣性較差。

3.可靠性優化設計

隨著當今社會科學技術的不斷發展，出現了許多新型機械產品，因此新型的生產工藝及生產材料也不斷出現，得到了新的發展，市場對于機械產品的要求也不斷提高，機械產品對于市場的適應性也不斷加強。用戶對于機械產品的期待也開始提高，更加重視機械產品的質量，對于性價比的分析能力也得到提升，這些綜合性性能的重要性開始得到體現。對于機械產品自身的設計和生產來說，要更好地滿足當今市場的要求，就要在提升產品質量的同時節約生產成本，保證產品的使用性能，在保證質量的前提下以較短的時間完成設計和生產。在快速發展的社會中，企業要在競爭中獲得于保持市場競爭力，就必須更加注重對機械可靠性技術的研究，使機械制造業能夠獲得更快更持續健康地發展，在完善設計理念的基礎上，使設計效率得到提高，達到更好的設計效果。同時，數學規劃與計算機技術的有效結合為機械可靠性的優化提供了保障，使機械可靠性得到了較為有力的支撐，能在設計過程中解決更多的困難和存在的問題，從而推動機械可靠性設計的進一步發展。

4.結語

對于發展中國家來說，機械制造業的發展影響國家未來的發展前進，同時也與國家的發展情況緊密相連。正因如此，我國必須要重視機械制造在可靠性方向的研究工作，并且加大對該方向的支持力度。目前我國在機械設計方面的水平依然比較低，與西方國家相比，差距仍然較大。加強機械產品可靠性的研究，是增強企業綜合競爭力的關鍵，也是進一步推動我國機械行業持續、健康發展的重要舉措。

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