機械工程設計可靠性分析

陳正超

摘 要：隨著當前經濟水平以及科學技術的飛速發展，人們對于產品性能的要求也更加嚴格，因此，在進行產品的設計工作時，不僅要保障產品具備多方面的功能，同時，還要注重產品的使用可靠性。為了確保機械產品的設計能夠獲取更高的經濟效益，必須要遵循可靠性的設計原則，確保產品的設計工作能夠滿足生產以及發展的實際要求。本文主要是分析了當前機械工程設計可靠性不足的主要原因，并且就提升機械工程設計過程中零部件應用可靠性能的方式進行了探究，希望能夠為不斷提升機械工程設計的可靠性提供參考意見。

關鍵詞：機械工程;設計可靠性;具體分析

一、機械工程可靠性設計的發展歷程

為了保障產品設計以及應用過程中的性能，對產品設計過程中的精準性以及可靠性進行分析是基礎工作。機械產品設計過程中的性能，可靠性主要是指產品能夠在既定的時間以及生產環境下實現規范功能。而這些機械產品，包羅萬象可以是推動企業機械化生產集約化發展的各類型大型儀器設備，也可以是采用人機合作應用的機械設備。在進行產品前期規劃布局的過程中，首先必須要考慮到產品性能以及功能的發揮，在保障產品符合設計要求原則的基礎條件下，確保產品制定性能的發揮。對于機械設備可靠性的設計以及績定性能的發揮，不僅考慮到了傳統工藝以及設計技術，同時，也對施工過程中的施工系統應用、施工周邊環境以及計算機技術都進行了深度的融合，通過多方面因素的共同考量，有效的提升了產品生產過程中的可靠性。而產品性能的發揮，不只是呈現在前期規劃設計工作中，在產品的制造、使用以及維修管理方面都應該對可靠性問題加以重視。當前，當前，關于產品設計工作組的可靠性分析已經在航空事業、軍工發展以及我國電子工程方面得到了較為廣泛的應用[1]。

當前，我國社會中對于產品設計過程中的可靠性分析和研究已經經過了多年的發展，而在這漫長的發展階段中，可靠性設計問題分析工作經歷了三個不同的階段。首先是對可靠性研究的初步發展階段。可靠性研究初次誕生是位于上世紀的戰爭時代背景，而在這樣的時代背景下，為了確保軍事裝備在戰爭中的應用性能，避免軍事裝備故障而導致慘重的傷亡，人們開始注重軍事產品設計工作中性能的穩定發揮。這也意味著，產品的可靠性研究初步誕生，而最初的研究目的主要是為了防止產品應用過程中出現性能失效或故障問題，切實地提升了設備在工作場景中的應用性能。在該階段中，主要是針對占用裝備進行了性能的研究以及可靠性分析，而這些關于軍事戰爭裝備的性能研究實驗工作，也證明了軍工行業對于產品性能發揮以及可靠性研究的重視程度。這一階段之后，可靠性研究工作實現了長足的發展。在長足發展階段中，為了確保工業發展的質量以及發展速度，必須要對參與工業生產的機械設備進行可靠性研究，相比于初步發展階段來說，這一階段中的可靠性研究組建的隊伍更加專業，實現了對可靠性問題的進一步探究。而經歷過漫長的發展階段和可靠性研究，正式進入了現代化的創新發展階段中。當前，人們對于產品應用性能以及應用可靠性的研究工作，不僅僅局限在單一的產品規格中，可靠性研究事業的輻射范圍更加廣泛。與此同時，在研究過程中，關于可靠性的分析技術以及計算結果也更加準確，在逐步的發展過程中，可靠性研究已經實現了跨國際的發展，隨著可靠性技術的發展以及進一步應用，可靠性技術的優越性得到了人們的普遍認可，在國際社會中的應用范圍更加廣泛。

我國在可靠性設計工作方面相對來說研究起步時間較晚，發展的時間較短，在研究過程中只針對個別突出性行業的產品進行了可靠性研究，逐漸才拓展到其他領域中。當前，我國在可靠性研究工作中，對于可靠性技術人才的培養工作更加重視，同時，也建立起了可靠性設計的標準方案。但是目前國內的可靠性設計研究工作存在著重理論，輕實踐的現象，因此，相比于國外的可靠性分析技術來說，仍然存在較大的差距。

二、機械工程中的可靠性設計研究

為了切實的提升機械生產企業經營管理的效率，確保企業能夠在發展的過程中謀求更高的經濟效益，企業對于產品的應用性能以及應用效果是十分重視的，同時，產品的應用性能穩定性也是企業發展過程中恒久的追求目標。當前，很多生產企業在激烈的市場競爭環境下只能在夾縫中求生存，為了幫助企業在這樣的競爭背景下謀求更加廣闊的發展空間，必須要切實地提升企業產品設計的可靠性。產品的可靠性設計對于產品的后期使用以及性能的發揮具有較大的影響，因此，在機械工程進行設計工作室，不僅要注重產品設計流程中的可靠性應用，同時，對于產品生產、后期使用以及維修方面的可靠性問題也要引起重視。

（一）機械工程產品可靠性設計

機械產品的前期規劃設計主要包括了整體框架設計以及內部細節零部件設計這兩大環節。而對于機械設備產品的性能分析以及可靠性研究，主要分為兩種類型。一種是先對零部件細節，應用性能進行測試，只要在預測過后，產品的零部件可靠性達到設計標準要求，即可證明產品具備充分的應用可靠性。另外一種是對細節零部件單支部位進行可靠性的分析。這種可靠性分析方式主要是將整個系統中的可靠性指標分配開來，從而根據不同零部件在機械運行過程中發揮的作用，對總體可靠性指標進行合理分配，在分配過程中，可以采用綜合評分分配以及多元化的分配形式。尤其是在關于機械設備產品的設計工作中，如果機械設備的整體可靠性設計工作根本無法滿足對于零部件細節可靠性的測試，那么就應該對零部件的細節問題進行分開測試。在對機械細節零部件進行設計工作中，需要使用標準化的設計方式或工藝方法較為成熟的制作方式，這樣在機械工程的零件規劃和設計緩解中，就能夠運用類比的方式分析設計流程的可靠性，尤其是關系到機械工程能動性的一些重點零部件設計部位，還應該注重對其應用性能的發揮進行深度分析，通過采用這種重點零部件分配分析的方式，切實的提升這些重點零部件在機械設備中的應用性能。除此之外，在對機械產品的應用性能以及可靠性進行設計工作中，還應該對設計工作中的不足之處進行評審和修改，如果不能滿足設計要求，就需要進行多次修改，直到滿足設計標準為準。

（二）機械工程制造過程中的可靠性設計

機械工程制造過程中的可靠性設計工作是確保產品生產質量的關鍵環節，在機械工程制造過程中，不僅要選用可靠性較強的生產加工設備以及工藝技術，同時，還應該對生產過程中的重難點加工方案以及加工流程進行進一步的設計工作。產品生產和加工的工藝流程其實相當于是一個聯動性的系統性引流程，每一環節的生產加工工藝方案以及加工工序都相當于聯動性環節中的子系統，而每一個子系統的可靠性設計，都必須要綜合考量工藝設備、應用原材料以及操作人員專業素質等多方面的因素，必須考慮到參與制造生產過程中的每一環節的可靠度指標，才能夠按照不同子系統之間的內在聯系，預測出機械工程制造過程中的總體可靠性。

（三）機械工程使用和維修階段的可靠性設計分析

對于產品后期的使用維修可靠性分析應該應用邏輯分析決斷法，通過這種理性的邏輯思維方式，科學地制定維修內容以及后期的優選維修方式，并且確保產品在應用過程中的使用期限，這樣就能夠確保機械設備在規定的應用期限內能夠發揮應有的作用價值。機械產品的可維修性其實與可靠性屬于同一類型的指標，是歸屬于機械設備的可靠性指標之一。在對產品進行可靠性設計工作中，首先必須要考慮產品的可維修性，尤其是在前期設計環節中，就必須要考慮到產品在后期使用過程中可能出現的故障問題，確保產品的故障問題能夠被及時排查出來，從而做到防患于未然。在對產品進行維修性可靠設計時，能夠在維護和提升設備應用可靠性的基礎條件下盡可能地降低維修費用，并且減少排查故障以及維修過程中所需要的時間。由此可見，在分析機械產品使用維修可靠性時，必須要在可靠性理論的基礎上制定合理并且具有經濟適用性的維修原則，采用當前較為先進的故障診斷方式以及合理的維修方法，通過應用標準化的維修工具以及設備，使得機械產品的維修工作能夠高效且保質。

結語：

綜上所述，機械工程產品設計師如果采用常規的設計方式，在進行前期設計環節時，并不會考慮到產品后期應用以及維修的可靠性指標，極大地降低了產品應用過程中應用性能的發揮水平。因此，在產品使用過程中，無法保證機械設備的真實使用狀況。而采用可靠性設計的方法，對機械工程進行設計時，不僅要考慮到機械設備工程制造投入的成本、機械設備本身的重量以及體積等問題，同時，在設計的過程中，也要對生產的方式以及設計的方法不斷進行優化和完善，通過對影響設計結果的因素進行分析，對設計結果進行準確的預計和骨量，這樣才能夠將可靠性設計的方法與實踐設計工作有機融合在一起，切實的對設計工作中出現的不足之處進行彌補。當前，我國機械產品在發展的過程中逐漸向結構更加復雜多樣以及大型化的方向發展，為了有效地避免后期維修過程中出現困難，在機械產品的設計環節中，可靠性設計的方法引起了廣大設計人員的重視。只有提升產品設計環節的可靠性，才能確保后期機械設備產品應用性能，為企業獲取相應的經濟效益提供設備支持。

參考文獻：

[1]楊玉霞，湯金金，孫海燕.PDM技術在機械可靠性設計分析中的應用[J].科學技術創新，2018，13：164-165.