市場(chǎng)角度下可靠性設(shè)計(jì)在未來(lái)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

邵智

摘 要：由于機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程涉及的要素多，整體是一個(gè)系統(tǒng)化的領(lǐng)域，且隨著市場(chǎng)化的不斷發(fā)展，可靠性在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用越來(lái)越重要，機(jī)械產(chǎn)品對(duì)于可靠性的要求也逐漸提高。因此，機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程不斷呈現(xiàn)復(fù)雜性，在一些設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中存在著困難。文章從機(jī)械可靠性的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)常用的可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行說(shuō)明，同時(shí)對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：市場(chǎng)角度；可靠性設(shè)計(jì)；機(jī)械產(chǎn)品；設(shè)計(jì)；運(yùn)用

0.前言

最近幾年，我國(guó)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展速度飛快，各種新型技術(shù)手段開(kāi)始進(jìn)入實(shí)踐階段，人們開(kāi)始重視產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。因此，充分保障機(jī)械的可靠性，是我國(guó)機(jī)械發(fā)展的重要保障，也是我國(guó)科研人員必須要努力的方向。

1.機(jī)械可靠性概述及發(fā)展現(xiàn)狀

對(duì)加強(qiáng)機(jī)械可靠性的研究首先要明確機(jī)械可靠性的具體內(nèi)涵，了解什么是機(jī)械的可靠性。機(jī)械可靠性的一般概念為，在特殊的環(huán)境中以及固定的范圍之內(nèi)，機(jī)械是否能夠充分地發(fā)揮出自己的作用。從西方國(guó)家的角度出發(fā)，我們首先要考慮的就是機(jī)械是否有可靠性。從上個(gè)世紀(jì)二十年代開(kāi)始，西方國(guó)家就開(kāi)始針對(duì)機(jī)械的可靠性展開(kāi)研究工作，直到四十年代末期，西方國(guó)家的科研人員才對(duì)機(jī)械的可靠性有了一定的研究，并且將研究的結(jié)果應(yīng)用在實(shí)踐的過(guò)程中，同時(shí)在使用過(guò)程中取得了較為明顯的效果。概率統(tǒng)計(jì)理論和隨機(jī)過(guò)程理論是可靠性技術(shù)的主要依賴的理論，討論不同類型機(jī)械的結(jié)構(gòu)，憑借這幾項(xiàng)數(shù)據(jù)得到的結(jié)構(gòu)系數(shù)才能實(shí)現(xiàn)可靠的評(píng)估。同時(shí)將可靠性技術(shù)與產(chǎn)品結(jié)合，進(jìn)行實(shí)踐探究。通過(guò)研究，一般認(rèn)為，機(jī)械的可靠性主要是從機(jī)械的設(shè)計(jì)得到的。不僅如此，機(jī)械制造的過(guò)程中我們還要考慮到機(jī)械的安裝以及其他方面的內(nèi)容，因此對(duì)于機(jī)械而言，設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械制造工作中的重點(diǎn)。所以，為了有效地提升機(jī)械的可靠性，我們要盡快推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。在此發(fā)展背景下，對(duì)機(jī)械可靠性的研究得到了較為迅速的發(fā)展。

最初的機(jī)械設(shè)計(jì)直接決定著機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性，這也提示著機(jī)械設(shè)計(jì)人員在最初對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就要將機(jī)械可靠性納入考慮范圍內(nèi)。從機(jī)械可靠性層面出發(fā)，在我國(guó)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的一項(xiàng)工作；對(duì)于西方結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，兩者之間并沒(méi)有非常大的差異。站在機(jī)械發(fā)展的整體大環(huán)境來(lái)看，我國(guó)在機(jī)械發(fā)展方面的水平十分有限，與國(guó)際相比仍然處于較低的發(fā)展水平。發(fā)展機(jī)械的可靠性是使當(dāng)前我國(guó)機(jī)械行業(yè)在較短時(shí)間內(nèi)能更加快速與健康發(fā)展的重要舉措，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)水平要盡快達(dá)到較高水平，就要提高機(jī)械的可靠性能，同時(shí)進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平。機(jī)械性能可靠性的提高有利于企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)和機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量的提高。因此，對(duì)提高機(jī)械可靠性技術(shù)的研究是非常必要的。

2.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的常用方法

2.1 概率設(shè)計(jì)法

機(jī)械可靠性的計(jì)算方式有很多種，其中最常見(jiàn)的一種就是概率設(shè)計(jì)法。作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)工作者，首先我們要了解機(jī)械使用的材料是否能夠滿足強(qiáng)度方面的要求。同時(shí)還要制作相關(guān)模型，并進(jìn)行科學(xué)測(cè)量記下相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)模型計(jì)算出的數(shù)據(jù)得出最后設(shè)計(jì)零部件所對(duì)應(yīng)的相關(guān)尺寸，其中還包括零部件的使用年限和可靠度等。概率設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作就是要測(cè)量設(shè)計(jì)中變量的數(shù)值，并且將這部分?jǐn)?shù)值設(shè)置為隨機(jī)變量，并利用有關(guān)模型的輔助，最終達(dá)到預(yù)估機(jī)械可靠性的目的。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，主要以安全系數(shù)作為基礎(chǔ)，概率設(shè)計(jì)法則改變了以往以安全系數(shù)為基礎(chǔ)的局面，具有不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)和自身的優(yōu)越性。其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，概率設(shè)計(jì)的方式一般利用概率統(tǒng)計(jì)分布的方式，并用相關(guān)方式得到機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)以及材料的強(qiáng)度，對(duì)產(chǎn)品的可靠性具有較好的保證。其次，概率設(shè)計(jì)法具有能實(shí)現(xiàn)將可靠度定量化的要求，機(jī)械中的零件有的時(shí)候會(huì)因?yàn)闄C(jī)械外部環(huán)境的原因而發(fā)生故障問(wèn)題，概率設(shè)計(jì)法在一定程度上認(rèn)同了這一因果聯(lián)系。因此，采用定量化故障分析的時(shí)候，一定要相對(duì)故障率有一定的了解，并針對(duì)產(chǎn)品所用零部件的故障率有所把握。

2.2 穩(wěn)健性設(shè)計(jì)法

最早提出穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方式的是一名日本設(shè)計(jì)師---田口玄一。穩(wěn)健性設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)主要是統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析能做到進(jìn)一步保障與實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的相對(duì)穩(wěn)定性。統(tǒng)計(jì)分析還能更大程度上使產(chǎn)品的使用年限得到一定延長(zhǎng)，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)人員要對(duì)產(chǎn)品在實(shí)際制造過(guò)程中所遇到的有關(guān)環(huán)境影響、產(chǎn)品自身參數(shù)和結(jié)構(gòu)等相關(guān)因素的變化帶來(lái)的不同后果與影響進(jìn)行充分考慮。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)故障原因，并更快地找到解決問(wèn)題的辦法。

從穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方面來(lái)說(shuō)，機(jī)械的可靠性主要是針對(duì)用戶造成的損失來(lái)進(jìn)行判斷的。上述損失是指產(chǎn)品實(shí)際完成的目標(biāo)與產(chǎn)品預(yù)期完成的目標(biāo)存在的偏差。在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，首先我們要對(duì)選中的材料嚴(yán)格把關(guān)，控制產(chǎn)品質(zhì)量，從而得到質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品，讓產(chǎn)品在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法具有自身的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在明顯的缺點(diǎn)。該方法雖然在理論層面能達(dá)到這個(gè)水平，但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中具有較高的實(shí)施難度，這就造成了產(chǎn)品在成本方面的劣勢(shì)，因此可推廣性較差。

3.可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型機(jī)械產(chǎn)品，因此新型的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)材料也不斷出現(xiàn)，得到了新的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的要求也不斷提高，機(jī)械產(chǎn)品對(duì)于市場(chǎng)的適應(yīng)性也不斷加強(qiáng)。用戶對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的期待也開(kāi)始提高，更加重視機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)于性價(jià)比的分析能力也得到提升，這些綜合性性能的重要性開(kāi)始得到體現(xiàn)。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品自身的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，要更好地滿足當(dāng)今市場(chǎng)的要求，就要在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品的使用性能，在保證質(zhì)量的前提下以較短的時(shí)間完成設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。在快速發(fā)展的社會(huì)中，企業(yè)要在競(jìng)爭(zhēng)中獲得于保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須更加注重對(duì)機(jī)械可靠性技術(shù)的研究，使機(jī)械制造業(yè)能夠獲得更快更持續(xù)健康地發(fā)展，在完善設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，使設(shè)計(jì)效率得到提高，達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果。同時(shí)，數(shù)學(xué)規(guī)劃與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合為機(jī)械可靠性的優(yōu)化提供了保障，使機(jī)械可靠性得到了較為有力的支撐，能在設(shè)計(jì)過(guò)程中解決更多的困難和存在的問(wèn)題，從而推動(dòng)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展影響國(guó)家未來(lái)的發(fā)展前進(jìn)，同時(shí)也與國(guó)家的發(fā)展情況緊密相連。正因如此，我國(guó)必須要重視機(jī)械制造在可靠性方向的研究工作，并且加大對(duì)該方向的支持力度。目前我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的水平依然比較低，與西方國(guó)家相比，差距仍然較大。加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品可靠性的研究，是增強(qiáng)企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，也是進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的重要舉措。

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