機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

徐宏朝 孫承瑞 韓明月 王巍

摘要：在機(jī)械工程中進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，把可靠性理論作為技術(shù)支持，參照相關(guān)需求，將產(chǎn)品是否能夠安全可靠的使用當(dāng)成首要原則；在時(shí)問、花銷及性能參數(shù)都滿足要求的前提下，使得該機(jī)械工程產(chǎn)品達(dá)到相關(guān)可靠性要求。值得注意的是，可靠性設(shè)計(jì)不是一個(gè)單一的問題，它包含價(jià)值工程、系統(tǒng)工程等多門學(xué)科，是多領(lǐng)域交叉協(xié)同下的一種新興技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；可靠性；優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可以就產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造所應(yīng)用的大量技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過各類資源的優(yōu)化配置，來提高機(jī)械產(chǎn)品整體制造水平?；诳煽啃詢?yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，除了要做好產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)外，更重要的是要控制好其性能。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷提高，有更多優(yōu)秀工藝被應(yīng)用其中，使得產(chǎn)品功能兼顧多樣化以及個(gè)性化特點(diǎn)，進(jìn)而更新速度持續(xù)加快。以促進(jìn)企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展為目的，加大對(duì)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重視，基于機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定應(yīng)用方向與要點(diǎn)，通過對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及制造流程的調(diào)整和優(yōu)化，確保產(chǎn)品可以緊隨時(shí)代發(fā)展潮流，切實(shí)滿足人們的應(yīng)用需求。在完成一類商品設(shè)計(jì)制造后，需要先對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，確定達(dá)標(biāo)后才一可將其投放到市場(chǎng)中，利用此種方式來消除產(chǎn)品自身所存在的不可靠性問題，保證設(shè)計(jì)以及工藝層面不存在任何隱患。

二、機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段

機(jī)械產(chǎn)品制造階段會(huì)涉及到產(chǎn)品整體裝配以及零件組裝，是影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素。將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要將產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)以及組裝看作一個(gè)整體，然后采取措施控制，從根本上來達(dá)到產(chǎn)品可靠性優(yōu)化的目的。一方面，需要綜合分析機(jī)械產(chǎn)品特點(diǎn)與需求，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性了解，判斷產(chǎn)品各組件的可靠性水平，然后通過所有零部件的綜合分析，確認(rèn)產(chǎn)品可靠性。在此環(huán)節(jié)中主要就是對(duì)產(chǎn)品可靠性進(jìn)行合理預(yù)測(cè)與科學(xué)分析，確認(rèn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)是否能夠順利實(shí)現(xiàn)；另一方面，合理分配產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)，即根據(jù)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性要求，來完成各對(duì)應(yīng)指標(biāo)的分配，提高各零部件的可靠性。一般設(shè)計(jì)時(shí)可依據(jù)再分配、等分配、比例分配以及綜合評(píng)分等機(jī)制來進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，將單個(gè)零部件作為設(shè)計(jì)對(duì)象時(shí)，要保證其指標(biāo)能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定要求，面對(duì)不同部件時(shí)，可對(duì)分配以及設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。尤其是對(duì)于新型產(chǎn)品而言，零部件的設(shè)計(jì)需要提前進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，確認(rèn)其性能可以達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。整個(gè)產(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，需要進(jìn)行反復(fù)、大量的驗(yàn)證與修改，以求產(chǎn)品可靠性能夠完全滿足設(shè)計(jì)要求。

（二）產(chǎn)品制造階段

完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)后，便會(huì)進(jìn)入到產(chǎn)品制造階段，這對(duì)產(chǎn)品可靠性有著至關(guān)重要的影響，需要按照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來做好各機(jī)械零部件質(zhì)量的控制。結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，對(duì)各零部件材質(zhì)、加工精度等進(jìn)行檢查和控制，保證整個(gè)制作環(huán)節(jié)所有零部件的可靠性優(yōu)化，最大程度上排除外部因素的干擾，實(shí)現(xiàn)加工工藝以及制造流程的規(guī)范化與專業(yè)化?？梢詫C(jī)械產(chǎn)品制造過程看作為一個(gè)有機(jī)整體，基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用要求，來對(duì)其加工材料、處理流程進(jìn)行綜合分析，提高可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的落實(shí)效果，確保產(chǎn)品可以達(dá)到機(jī)械工程最終生產(chǎn)指標(biāo)。另外，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要針對(duì)各子系統(tǒng)指標(biāo)來進(jìn)行綜合分析，然后選擇科學(xué)手段來對(duì)整個(gè)制造階段進(jìn)行分析和調(diào)整。

（三）使用維修階段

為了保證機(jī)械產(chǎn)品維持在正常狀態(tài)，滿足實(shí)際應(yīng)用需求，就需要加強(qiáng)對(duì)后期使用維修階段的重視，這是提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性的重要措施，是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造階段的延伸。因此，在針對(duì)機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究時(shí)，需要提高對(duì)使用維修階段的重視，對(duì)提高企業(yè)市場(chǎng)口碑具有重要意義，是促進(jìn)其持續(xù)健康發(fā)展的重要舉措。通過邏輯分析方法，來對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品制訂科學(xué)、合理的產(chǎn)品維修內(nèi)容以及維修方法，對(duì)產(chǎn)品使用壽命進(jìn)行合理規(guī)劃，延長(zhǎng)其服務(wù)年限。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品而言，其可靠性與維修性之間存在密切聯(lián)系，兩者相互影響，以提高產(chǎn)品可靠性為根本目的，對(duì)其可維修性指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)分析，為后期產(chǎn)品使用與維修提供依據(jù)。同時(shí)，還需要兼顧維修費(fèi)用分析，在實(shí)際操作中爭(zhēng)取以最少成本來最大程度維持產(chǎn)品可靠性，減少各類運(yùn)行故障的發(fā)生。

三、可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

對(duì)于任意機(jī)械工程產(chǎn)品而言，不管是在設(shè)計(jì)上的哪個(gè)階段，可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)都是極為關(guān)鍵的。接下來針對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及使用三大方面展開分析。

（一）機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

進(jìn)行機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，一般分為兩大類，分別是裝配體設(shè)計(jì)與零件組裝設(shè)計(jì)。當(dāng)使用可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可以把它看成一個(gè)整體，在方法上主要有兩種，其一為：首先對(duì)其完整系統(tǒng)有一個(gè)初步的把握，同時(shí)對(duì)組成整體的零部件進(jìn)行剖析，觀察它可靠性究竟有多大，然后綜合起來，總結(jié)出整體有多大的可靠性；第二種方法就是：把整體的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分解，落實(shí)到各個(gè)零部件上，同時(shí)要使得零部件都要符合相關(guān)指標(biāo)要求；一般會(huì)使用到的，以可靠性為理論基礎(chǔ)的分配方法為：再分配、等分配、比例分配及綜合評(píng)分的分配方法。設(shè)計(jì)師在對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)時(shí)，有這樣一個(gè)原則，那就是盡可能使用國(guó)標(biāo)件，其目的在于，國(guó)標(biāo)件經(jīng)過市場(chǎng)的檢驗(yàn)質(zhì)量不會(huì)有問題，其能夠大量生產(chǎn)可以隨時(shí)進(jìn)行替換。之后，使用不一樣的設(shè)計(jì)方法對(duì)不同的部件實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，這里部件的不同一般指的是重要性方面的不同。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)核心部件，那么必須要提前進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。此外，可靠性思想還要貫穿整個(gè)流程，設(shè)計(jì)者需要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行反復(fù)的檢驗(yàn)，一直到產(chǎn)品能夠符合既定的所有標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)機(jī)械工程的設(shè)計(jì)中，人機(jī)系統(tǒng)也占據(jù)著十分重要的位置，這個(gè)就更加偏向于人性化設(shè)計(jì)，比如進(jìn)行操作時(shí)的適應(yīng)性以及舒適性。

（二）機(jī)械工程產(chǎn)品制造中的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

要知道，設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品最重要的就是要確保其質(zhì)量，具體而言就是要切實(shí)做好在各個(gè)制造流程的質(zhì)量控制，故而，十分有必要在產(chǎn)品的制造流程中采用可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。有一些經(jīng)過加工而得到的設(shè)備，要重點(diǎn)關(guān)注其可靠性是否達(dá)標(biāo)，設(shè)計(jì)者在選取加工工藝與工藝流程時(shí)，特別要看清它的技術(shù)水平，確保在制造上盡可能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

四、結(jié)束語

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，人們的生活質(zhì)量得到了大幅度的提高，顯然也對(duì)機(jī)械工程的可靠性能提出了愈來愈多的要求。這樣就需要相關(guān)人員對(duì)其可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)工作引起高度重視，只有這樣才能促使機(jī)械工程行業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中可以站穩(wěn)腳步，進(jìn)而促使其獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。不斷加強(qiáng)研究力度，提升重視程度，保證機(jī)械工程優(yōu)化設(shè)計(jì)可以發(fā)展到一個(gè)新的高度。

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