機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

尹博

摘 要：隨著社會現(xiàn)代化進程的加快，越來越多的機械被應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)制造過程中，并在其中發(fā)揮著重要作用。機械的廣泛使用對機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提出更高的要求，因此有必要對其進行完善?；诖?，筆者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，以在線分析儀器為例闡述機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要性。

關(guān)鍵詞：機械結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；發(fā)展趨勢

機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以在確保設(shè)備質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高工作效率，因此在實際中有著較為廣泛的應(yīng)用。但實際中機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用中依然存在一些問題，影響應(yīng)用效果，并不能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。本文中分析機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的現(xiàn)狀，以在線分析儀器為例講解優(yōu)化設(shè)計的重要性。

一、機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計現(xiàn)狀的分析

現(xiàn)如今是一個知識爆炸的時代，大量新技術(shù)及設(shè)備出現(xiàn)在人們生活工作中，提高人們生活及生產(chǎn)水平。在這樣的背景下企業(yè)生產(chǎn)方式也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)模式，實際中為提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力就需要將成本及生產(chǎn)周期壓縮到極致，因此機械設(shè)計中就出現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，這種設(shè)計模式可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，幫助企業(yè)在盡可能短的時間內(nèi)搶占市場，最終在激烈的市場競爭中脫穎而出，贏得生產(chǎn)發(fā)展空間。優(yōu)化設(shè)計是誕生于上世紀(jì)六十年代的學(xué)科，它是充分結(jié)合工程設(shè)計及最優(yōu)理論結(jié)合，在大量設(shè)計方案中找到最合適，實現(xiàn)效率及效益最大化的目的。

二、在線分析儀器可靠性綜合試驗優(yōu)化設(shè)計

在線分析儀器本身有別于其他儀器設(shè)備，本身具有著鮮明的特點。首先其本身結(jié)合了各種特性組件使其技術(shù)更加完善，可以說在線分析儀器本身就是光機電一體化設(shè)備，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中具備小批量及多樣化的特點。這些都給可靠性試驗帶來極大的挑戰(zhàn)。

（一）劃分組塊模塊分析

社會經(jīng)濟發(fā)展促進經(jīng)濟體制的完善，與此同時企業(yè)市場競爭變得更加激烈，企業(yè)想要在這種形勢下發(fā)展壯大，就需要不斷提高自身核心競爭力，而縮短新品開放周期降低成本就是其中一種提高競爭力的有效手段。因此筆者以實際中某種產(chǎn)品為例，展開整機可靠性綜合試驗的研究工作。為確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，第三方提供取樣機預(yù)處理部分。實際試驗中預(yù)處理單元后面設(shè)置任務(wù)剖面以確保分析儀器主體可靠性的突出，這里的整機并不是真的一個整體，而是指的是設(shè)備分析單元及其通信部分。

圖1 該系統(tǒng)構(gòu)件組成

光柵對經(jīng)過樣品池的光源發(fā)出的連續(xù)波長可見光按照波長線性展開以后，不同波長的光會投影在微鏡陣列的不同位置，微鏡陣列的控制可以通過CPU控制程序?qū)崿F(xiàn)，通過控制程序進行微鏡陣列的編碼變化，然后將通過相應(yīng)微鏡反射的光全部集中在檢測器上。檢測器的作用就是放大處理采樣信號，再將經(jīng)過處理的采樣信號送至電路AD采集部分，該部分對放大后的采集信號進行A/D轉(zhuǎn)換后保存相關(guān)數(shù)據(jù)，同時與上位機通信通過總線接口是吸納，上位機軟件會對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行處理分析，最終得到最后的檢測結(jié)果；在本次試驗過程中為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，再去惡性試驗剖面時遵循相關(guān)優(yōu)先原則：實測環(huán)境-相似環(huán)境-標(biāo)準(zhǔn)推薦的參考環(huán)境條件，整個檢測過程中按照由低到高的產(chǎn)品各層次順序進行，為了將產(chǎn)品隱藏缺陷及產(chǎn)生原因徹底暴露出來因此本次試驗檢測中首先確定環(huán)境剖面。整個檢測過程中嚴(yán)格按照試驗要求進行：檢測中既不造成新缺陷又不會對儀器使用壽命產(chǎn)生過多的影響。在這個前提下完成每一層次的試驗方法，確保每次試驗的準(zhǔn)確性。當(dāng)然試驗過程中會受到多種因素的影響，為了將這種影響降到最低需要進行篩選試驗，目的是為了剔除產(chǎn)品早起故障，確保后期可靠性綜合試驗的順利進行。

（二）試驗數(shù)據(jù)收集及整體性分析

因為在線分析儀器可以用于可靠性試驗樣品相對較少，這是受到本身批量及更新問題的影響形成的。這次只有5臺樣機用于可靠性綜合試驗，這種前提下為盡量提高試驗真實性，就需要全方位挖掘相關(guān)信息。這次試驗樣機并不是新產(chǎn)品，而是在原產(chǎn)品基礎(chǔ)上升級發(fā)展而來。這就給本次試驗采集數(shù)據(jù)提供了一定的方便，數(shù)據(jù)采集中可以收集老型號產(chǎn)品在近似使用環(huán)境下的相關(guān)數(shù)據(jù)，特別是故障數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)可以得到儀器可靠性的基本數(shù)據(jù)，可以在試驗設(shè)計中參考這些數(shù)據(jù)，進而更好的優(yōu)化理論模型，起到增長可靠性設(shè)計目標(biāo)的作用。整個檢測過程中需要得到廠家的配合，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)后并將其用在修正可靠性模型修正的過程中。在儀器產(chǎn)品的全生命周期內(nèi)，每個生命階段都會產(chǎn)生一定的可靠性數(shù)據(jù)，為確保預(yù)測的可靠性這個過程中我們利用了同類產(chǎn)品的過往數(shù)據(jù)，給予新產(chǎn)品最為可靠的預(yù)測。這種預(yù)測可以方便對比及選擇可靠性試驗方案；在可靠性試驗中得出的相關(guān)數(shù)據(jù)，又可以在分析產(chǎn)品初始可靠性等中得到應(yīng)用，提供相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)確保產(chǎn)品改進及定型工作的順利進行。有計劃有目的的收集產(chǎn)品個生命周期的數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)其中存在的薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)有目的有方向的優(yōu)化設(shè)計工作，最終實現(xiàn)提高產(chǎn)品可靠性的目的。

三、結(jié)束語

總而言之，設(shè)計優(yōu)化在我國設(shè)計行業(yè)中占據(jù)著重要地位，這種新型的設(shè)計方法給機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提高了更為廣闊的發(fā)展空間。機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以有效提高機械設(shè)計質(zhì)量，促進產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)提供更多的產(chǎn)品支持。

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