淺析機械產(chǎn)品的可靠性及其優(yōu)化設計

劉志豪

摘要：自工業(yè)革命以來，人類社會活動越來越依賴機械產(chǎn)品。這雖然在某種程度上推動了機械產(chǎn)品制造業(yè)的發(fā)展，但也暴露了該行業(yè)存在的一些問題。機械產(chǎn)品可靠性作為衡量產(chǎn)品質量的重要指標已成為機械行業(yè)關注的重點，并發(fā)展成為一門重要的學科。因此，分析機械產(chǎn)品可靠性的內涵、特點及其優(yōu)化設計對提高機械產(chǎn)品質量，促進機械制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：機械產(chǎn)品;可靠性;優(yōu)化設計

中圖分類號：TH122

文獻標識碼：A

文章編號：1672 - 9129（ 2018） 12 - 0241 - 02

引言：一般情況下，機械產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)過程都比較復雜，機械產(chǎn)品對消費者來說，價值高、投資大，因此對產(chǎn)品質量及使用周期要求較高。目前，國內外在提高機械產(chǎn)品可靠性方面做出了很多努力，但由于機械產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)過程復雜，其可靠性一直得不到精準控制。本文從機械產(chǎn)品可靠性的內涵及特點出發(fā)，分析了可靠性優(yōu)化設計的要點，為提高機械產(chǎn)品的可靠性提供新的努力方向。

1 機械產(chǎn)品可靠性的內涵

機械產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在特定時間內和特定使用條件下，能夠完成特定任務的能力，它反映的是產(chǎn)品的實際質量。機械產(chǎn)品可靠性的內涵可以從以下三個方面進行理解：

從指代對象的角度講，機械產(chǎn)品可靠性是針對設計機械產(chǎn)品而言，它可以指整個機械系統(tǒng)設備的可靠性、設備子系統(tǒng)的可靠性，也可以指機械零件的可靠性。

從衡量目的的角度講，機械產(chǎn)品可靠性是判斷產(chǎn)品質量好壞的指標?？煽啃栽O計是通過對產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的整個過程進行設計，以達到提高機械產(chǎn)品可靠性的目的。

從產(chǎn)品運行條件的角度講，機械產(chǎn)品的可靠程度會隨其使用條件和使用環(huán)境的變化而發(fā)生變化。因此，機械可靠性需要充分考慮產(chǎn)品運行條件帶來的影響。

2 機械產(chǎn)品可靠性的特點

2.1 預測難度大。由于械產(chǎn)品種類、功能的不同，因此其開發(fā)和生產(chǎn)流程也各不相同，這就給機械產(chǎn)品可靠性的預測工作帶來諸多不便。比如，產(chǎn)品種類多樣導致每一種產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)庫及模型難以完整建立，這樣一來，依賴于數(shù)據(jù)庫及模型的可靠性預測方法就難以發(fā)揮作用。

2.2 故障模式復雜。由于機械產(chǎn)品結構復雜、應用材料種類多樣，任何一個零部件或子系統(tǒng)出現(xiàn)故障都會影響產(chǎn)品的正常運轉，而每一種零部件或子系統(tǒng)發(fā)生故障的原因也是多樣的。另外，一種零部件或子系統(tǒng)出現(xiàn)問題有可能導致機械產(chǎn)品出現(xiàn)不同的功能故障，同一種功能故障也可能是由不同零部件或系統(tǒng)導致的。這種故障模式的復雜性給機械產(chǎn)品的故障分析和處理增加了難度，嚴重影響機械產(chǎn)品的可靠性。

2.3 故障類型不同。機械產(chǎn)品的故障類型既有偶然性故障又有損耗性故障。損耗性故障是使用過程中不可避免的，使用時間越長，出現(xiàn)的幾率就越大;損耗性故障出現(xiàn)的越晚，說明機械產(chǎn)品的耐久性越好。偶然性故障常用故障率為常數(shù)的數(shù)學模型來描述，它出現(xiàn)的頻率代表機械產(chǎn)品質量的好壞。偶然性故障是可靠性設計中重點考慮的故障類型。

3 機械產(chǎn)品可靠性的優(yōu)化設計

3.1 設計環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設計。機械產(chǎn)品的設計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)制造的前提，產(chǎn)品設計的可靠性與最終機械產(chǎn)品可靠性密切相關。機械產(chǎn)品設計的可靠性優(yōu)化方式通常有兩種。第一種是先對機械產(chǎn)品進行系統(tǒng)性的把握，然后對其各組成部分設計的可靠性進行分析和優(yōu)化，并據(jù)此預測產(chǎn)品整體設計的可靠性。第二種是先對產(chǎn)品各部分的可靠性指標進行分配，再對各部分可靠性分析、優(yōu)化和預測使其滿足分配指標，最終使產(chǎn)品整體設計的可靠性滿足指標要求。

3.2 生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設計。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)制造是機械產(chǎn)品最終可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。在對機械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)可靠性進行優(yōu)化時，應將整個生產(chǎn)制造過程科學地分成若干個工序和子系統(tǒng)，對每一道工序和子系統(tǒng)進行可靠性優(yōu)化設計，并將影響產(chǎn)品質量的其它客觀因素考慮其中，以保證生產(chǎn)制造過程中每一道工序和子系統(tǒng)的可靠性都得到優(yōu)化。

3.3 使用與維修環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設計。機械產(chǎn)品的使用壽命是機械產(chǎn)品可靠性的重要組成部分，而機械產(chǎn)品的合理使用、定期養(yǎng)護和及時維修可以最大限度的延長產(chǎn)品的使用壽命。在這個環(huán)節(jié)中，除了制定科學合理的產(chǎn)品養(yǎng)護指南、維修內容、維修方式外，還應將產(chǎn)品的維修費用考慮在內。產(chǎn)品維修費用也是機械產(chǎn)品可靠性不可忽略的重要部分。

4 結語

提高機械產(chǎn)品的可靠性可以降低產(chǎn)品的維修成本、節(jié)約社會資源，提高產(chǎn)品質量和市場競爭力。因此，在機械制造業(yè)中，除了不斷開發(fā)應用新制造技術外，還應重點關注機械產(chǎn)品在設計、制造、使用、維修等環(huán)節(jié)中的可靠性設計優(yōu)化要點。只有使機械產(chǎn)品在每一環(huán)節(jié)中的可靠性都得到優(yōu)化，才能最大程度的提高機械產(chǎn)品整體的可靠性，促進機械制造業(yè)的健康發(fā)展。

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