探討機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計

馬 戟

卓成建設(shè)集團有限公司

一、機械工程設(shè)計的概述

機械工程設(shè)計是多門技術(shù)學科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，同時也是一個盡可能多地利用成功經(jīng)驗不斷創(chuàng)新的過程。只有把機械工程設(shè)計和可靠性相結(jié)合起來，才能更好地設(shè)計出多功能、高質(zhì)量、高可靠性和低能耗的產(chǎn)品。機械工程設(shè)計前，首先要對機械工程設(shè)計要求進行調(diào)查與分析，從分析的要求與研究中了解機械應該具有的功能，以此作為機械工程設(shè)計的初期基礎(chǔ)，并規(guī)定機械在設(shè)計與制造過程中的約束條件。其次需要合理進行方案設(shè)計。方案設(shè)計決定著設(shè)計的成功與失敗。方案的設(shè)計不僅要符合機械自身的性能以及功能要求，更要考慮到檢驗者對于機械的開發(fā)與認識以及創(chuàng)新。

二、常用的可靠性設(shè)計方法分析

常用的可靠性設(shè)計方法主要有：(1)預防故障設(shè)計方法。其主要是通過對同類產(chǎn)品發(fā)生故障的相關(guān)經(jīng)驗從而對產(chǎn)品進行相應的加工，預防故障的出現(xiàn)或者是盡量地縮小故障發(fā)生的可能性。這是最為有效地保證產(chǎn)品的可靠性的方法之一。比如如果是要對機械產(chǎn)品的某一個部分進行預防故障設(shè)計就可以先從那部分的選材做起，要參照過去的一些產(chǎn)品參數(shù)，選擇最為合適的材料，并且也要考慮到相應的產(chǎn)品維修等方面。(2)穩(wěn)健性設(shè)計方法。其主要是指讓產(chǎn)品的相關(guān)的使用性能對于產(chǎn)品制造過程中的會遭遇到的環(huán)境變化等有一定的抵御能力，不會隨著環(huán)境的變化讓其產(chǎn)品性能也發(fā)生變化。同時也要保證產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)都能夠較大程度上地維持它的工作狀態(tài)，不會輕易地喪失工作能力。這種設(shè)計方法雖然可以有效地提高產(chǎn)品的可靠性，但因為需要投入較大，所以比較難以實現(xiàn)。(3)降額設(shè)計方法。降額設(shè)計方法是通過減低產(chǎn)品零部件的使用應力，并使它低于產(chǎn)品原本標示的額定應力。從而在一定程度上減少其發(fā)生故障的概率，保證其可靠性的設(shè)計方法。因為，在過去的經(jīng)驗中，大部分的機械產(chǎn)品在低于額定應力的環(huán)境下運行，其可靠性能夠到達最高的狀態(tài)。但是這個方法的實施往往存在著很大的難度。因為具體要降多少最為合適并不是可以大概估算的，而是必須要通過長時間，大量的實驗才能夠得出最精確的數(shù)據(jù)。從而切實地保證產(chǎn)品的可靠性。

三、機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計分析

機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在：(1)合理選擇材料。機械工程可靠性設(shè)計過程中，根據(jù)作業(yè)內(nèi)容和工種來確定材料的特性，如材料的耐腐蝕性、韌性、抗氧化程度等是否滿足生產(chǎn)作業(yè)，同時還要避免有毒或者遇到反應就會產(chǎn)生有毒物質(zhì)材料的選用，這些不僅會對操作人員造成身體的侵害和危險，還有可能造成更嚴重的事故。因此機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計必須合理選擇材料。(2)機械工程設(shè)計環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計。機械產(chǎn)品設(shè)計包括整體裝配設(shè)計及組裝零件設(shè)計。對整機產(chǎn)品可將其作為一個整體進行設(shè)計，設(shè)計主要分為兩種方式：第一、先對整個系統(tǒng)有一個大致了解，分析各個零部件的可靠性程度，并推斷整體可靠性程度，這就是整體設(shè)計的可靠性預測，預測結(jié)果必須滿足設(shè)計指標；第二、把整體所要求的可靠性程度指標分配到各個零件設(shè)計上，只要各個零件滿足可靠性要求即可，可靠性分配方法主要有四種：等分配法、再分配法、比例分配法、綜合評分分配法。在進行單個零件設(shè)計過程中，我們挑選的零件盡可能采用國家規(guī)定的標準件或已經(jīng)在生產(chǎn)中大量使用的零件，并對重要性不同的零件分別用不同的設(shè)計方法進行設(shè)計，一些關(guān)鍵部件必須進行可靠性試驗。對產(chǎn)品的可靠性應當進行反復驗證和修改，直到滿足可靠性設(shè)計要求為止。另外，還要進行人機系統(tǒng)的設(shè)計，這方面主要包括操作舒適性和適應性設(shè)計。(3)機械工程制造過程的可靠性設(shè)計。如果要保證機械產(chǎn)品質(zhì)量，其制造環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，所以制造過程的可靠性設(shè)計便顯得尤其重要，這里不僅要保證加工設(shè)備上的可靠性，更重要的是加工工藝和工藝流程上的選擇。如果把產(chǎn)品的工藝流程看成是一個系統(tǒng)，那么其中任何一個工藝方案或工序相當于一個子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)的可靠性設(shè)計都要考慮到各方面因素，例如：加工設(shè)備、工藝裝備、加工材料及工作人員的素質(zhì)等等，這樣才能確定出合理的子系統(tǒng)可靠性指標，最后通過對這些子系統(tǒng)指標進行整合分析，最終經(jīng)過合理手段統(tǒng)計出整個系統(tǒng)的可靠性指標。(4)機械工程使用及維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計。機械工程的生命周期內(nèi)，售后維修意義非常重要。只有那些做好售后工作的單位，才能夠在激烈的市場競爭中獲取穩(wěn)定的發(fā)展。因此要想獲取穩(wěn)定的發(fā)展就要認真分析售后維護工作。具體來講，要運用邏輯分析措施，合理的制定維修策略，選取維修措施，明確其使用時間。對于機械產(chǎn)品來講，它的可維修能力和可靠性有著非常多的近似點。產(chǎn)品的維修性能必須在對產(chǎn)品進行可靠性設(shè)計的時候就應當考慮到，以使得設(shè)計出的產(chǎn)品達到故障容易發(fā)現(xiàn)、故障零件易于更換的目的。當我們開展維修設(shè)計工作的時候，一定要將費用考慮到，要以最少的成本獲取最高的效益，盡量地降低問題發(fā)生幾率。基于可靠性理論的維修性顯得尤其重要，一個合理、經(jīng)濟的維修規(guī)則的制定在產(chǎn)品設(shè)計的科學化和現(xiàn)代化進程中具有巨大的意義。不僅如此，在進行維修可靠性過程中，還應當考慮到標準化工具的使用、維修人員的素質(zhì)、維修設(shè)備的先進性等等問題。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科學技術(shù)的進步發(fā)展，人們不僅對多功能產(chǎn)品有強烈需求，也需要多功能產(chǎn)品可以實現(xiàn)其應具備的功能。而可靠性設(shè)計是多學科與多技術(shù)相互交叉融合的產(chǎn)物，其與價值工程、系統(tǒng)工程、環(huán)境工程及質(zhì)量控制工程等有著密切的關(guān)系，因此對機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計進行分析具有重要意義。

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