市場角度下可靠性設(shè)計在未來機械產(chǎn)品設(shè)計中的運用

邵智

摘 要：由于機械的設(shè)計過程涉及的要素多，整體是一個系統(tǒng)化的領(lǐng)域，且隨著市場化的不斷發(fā)展，可靠性在機械設(shè)計過程中的作用越來越重要，機械產(chǎn)品對于可靠性的要求也逐漸提高。因此，機械的設(shè)計過程不斷呈現(xiàn)復(fù)雜性，在一些設(shè)計環(huán)節(jié)中存在著困難。文章從機械可靠性的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合實際情況對常用的可靠性設(shè)計方法進行說明，同時對機械可靠性設(shè)計的內(nèi)涵進行了闡述。

關(guān)鍵詞：市場角度；可靠性設(shè)計；機械產(chǎn)品；設(shè)計；運用

0.前言

最近幾年，我國在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展速度飛快，各種新型技術(shù)手段開始進入實踐階段，人們開始重視產(chǎn)品的質(zhì)量，對產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。因此，充分保障機械的可靠性，是我國機械發(fā)展的重要保障，也是我國科研人員必須要努力的方向。

1.機械可靠性概述及發(fā)展現(xiàn)狀

對加強機械可靠性的研究首先要明確機械可靠性的具體內(nèi)涵，了解什么是機械的可靠性。機械可靠性的一般概念為，在特殊的環(huán)境中以及固定的范圍之內(nèi)，機械是否能夠充分地發(fā)揮出自己的作用。從西方國家的角度出發(fā)，我們首先要考慮的就是機械是否有可靠性。從上個世紀二十年代開始，西方國家就開始針對機械的可靠性展開研究工作，直到四十年代末期，西方國家的科研人員才對機械的可靠性有了一定的研究，并且將研究的結(jié)果應(yīng)用在實踐的過程中，同時在使用過程中取得了較為明顯的效果。概率統(tǒng)計理論和隨機過程理論是可靠性技術(shù)的主要依賴的理論，討論不同類型機械的結(jié)構(gòu)，憑借這幾項數(shù)據(jù)得到的結(jié)構(gòu)系數(shù)才能實現(xiàn)可靠的評估。同時將可靠性技術(shù)與產(chǎn)品結(jié)合，進行實踐探究。通過研究，一般認為，機械的可靠性主要是從機械的設(shè)計得到的。不僅如此，機械制造的過程中我們還要考慮到機械的安裝以及其他方面的內(nèi)容，因此對于機械而言，設(shè)計是整個機械制造工作中的重點。所以，為了有效地提升機械的可靠性，我們要盡快推動機械制造業(yè)的發(fā)展。在此發(fā)展背景下，對機械可靠性的研究得到了較為迅速的發(fā)展。

最初的機械設(shè)計直接決定著機械結(jié)構(gòu)的可靠性，這也提示著機械設(shè)計人員在最初對機械進行設(shè)計時，就要將機械可靠性納入考慮范圍內(nèi)。從機械可靠性層面出發(fā)，在我國機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常重要的一項工作；對于西方結(jié)構(gòu)設(shè)計工作來說，兩者之間并沒有非常大的差異。站在機械發(fā)展的整體大環(huán)境來看，我國在機械發(fā)展方面的水平十分有限，與國際相比仍然處于較低的發(fā)展水平。發(fā)展機械的可靠性是使當(dāng)前我國機械行業(yè)在較短時間內(nèi)能更加快速與健康發(fā)展的重要舉措，我國機械設(shè)計水平要盡快達到較高水平，就要提高機械的可靠性能，同時進一步提高機械設(shè)計者的設(shè)計水平。機械性能可靠性的提高有利于企業(yè)市場競爭力的增強和機械產(chǎn)品的整體質(zhì)量的提高。因此，對提高機械可靠性技術(shù)的研究是非常必要的。

2.機械可靠性設(shè)計的常用方法

2.1 概率設(shè)計法

機械可靠性的計算方式有很多種，其中最常見的一種就是概率設(shè)計法。作為一名機械設(shè)計工作者，首先我們要了解機械使用的材料是否能夠滿足強度方面的要求。同時還要制作相關(guān)模型，并進行科學(xué)測量記下相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)模型計算出的數(shù)據(jù)得出最后設(shè)計零部件所對應(yīng)的相關(guān)尺寸，其中還包括零部件的使用年限和可靠度等。概率設(shè)計的重點工作就是要測量設(shè)計中變量的數(shù)值，并且將這部分數(shù)值設(shè)置為隨機變量，并利用有關(guān)模型的輔助，最終達到預(yù)估機械可靠性的目的。在傳統(tǒng)設(shè)計方法中，主要以安全系數(shù)作為基礎(chǔ)，概率設(shè)計法則改變了以往以安全系數(shù)為基礎(chǔ)的局面，具有不同于傳統(tǒng)設(shè)計方法的特點和自身的優(yōu)越性。其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下兩個方面：首先，概率設(shè)計的方式一般利用概率統(tǒng)計分布的方式，并用相關(guān)方式得到機械產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)以及材料的強度，對產(chǎn)品的可靠性具有較好的保證。其次，概率設(shè)計法具有能實現(xiàn)將可靠度定量化的要求，機械中的零件有的時候會因為機械外部環(huán)境的原因而發(fā)生故障問題，概率設(shè)計法在一定程度上認同了這一因果聯(lián)系。因此，采用定量化故障分析的時候，一定要相對故障率有一定的了解，并針對產(chǎn)品所用零部件的故障率有所把握。

2.2 穩(wěn)健性設(shè)計法

最早提出穩(wěn)健性設(shè)計方式的是一名日本設(shè)計師---田口玄一。穩(wěn)健性設(shè)計法的基礎(chǔ)主要是統(tǒng)計分析，通過統(tǒng)計分析能做到進一步保障與實現(xiàn)產(chǎn)品性能的相對穩(wěn)定性。統(tǒng)計分析還能更大程度上使產(chǎn)品的使用年限得到一定延長，所以，機械設(shè)計人員要對產(chǎn)品在實際制造過程中所遇到的有關(guān)環(huán)境影響、產(chǎn)品自身參數(shù)和結(jié)構(gòu)等相關(guān)因素的變化帶來的不同后果與影響進行充分考慮。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)故障原因，并更快地找到解決問題的辦法。

從穩(wěn)健性設(shè)計方面來說，機械的可靠性主要是針對用戶造成的損失來進行判斷的。上述損失是指產(chǎn)品實際完成的目標(biāo)與產(chǎn)品預(yù)期完成的目標(biāo)存在的偏差。在機械運轉(zhuǎn)的過程中，首先我們要對選中的材料嚴格把關(guān)，控制產(chǎn)品質(zhì)量，從而得到質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品，讓產(chǎn)品在激烈的市場競爭中處于優(yōu)勢地位。穩(wěn)健性設(shè)計方法具有自身的優(yōu)勢，同時也存在明顯的缺點。該方法雖然在理論層面能達到這個水平，但在實際運用過程中具有較高的實施難度，這就造成了產(chǎn)品在成本方面的劣勢，因此可推廣性較差。

3.可靠性優(yōu)化設(shè)計

隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型機械產(chǎn)品，因此新型的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)材料也不斷出現(xiàn)，得到了新的發(fā)展，市場對于機械產(chǎn)品的要求也不斷提高，機械產(chǎn)品對于市場的適應(yīng)性也不斷加強。用戶對于機械產(chǎn)品的期待也開始提高，更加重視機械產(chǎn)品的質(zhì)量，對于性價比的分析能力也得到提升，這些綜合性性能的重要性開始得到體現(xiàn)。對于機械產(chǎn)品自身的設(shè)計和生產(chǎn)來說，要更好地滿足當(dāng)今市場的要求，就要在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時節(jié)約生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品的使用性能，在保證質(zhì)量的前提下以較短的時間完成設(shè)計和生產(chǎn)。在快速發(fā)展的社會中，企業(yè)要在競爭中獲得于保持市場競爭力，就必須更加注重對機械可靠性技術(shù)的研究，使機械制造業(yè)能夠獲得更快更持續(xù)健康地發(fā)展，在完善設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，使設(shè)計效率得到提高，達到更好的設(shè)計效果。同時，數(shù)學(xué)規(guī)劃與計算機技術(shù)的有效結(jié)合為機械可靠性的優(yōu)化提供了保障，使機械可靠性得到了較為有力的支撐，能在設(shè)計過程中解決更多的困難和存在的問題，從而推動機械可靠性設(shè)計的進一步發(fā)展。

4.結(jié)語

對于發(fā)展中國家來說，機械制造業(yè)的發(fā)展影響國家未來的發(fā)展前進，同時也與國家的發(fā)展情況緊密相連。正因如此，我國必須要重視機械制造在可靠性方向的研究工作，并且加大對該方向的支持力度。目前我國在機械設(shè)計方面的水平依然比較低，與西方國家相比，差距仍然較大。加強機械產(chǎn)品可靠性的研究，是增強企業(yè)綜合競爭力的關(guān)鍵，也是進一步推動我國機械行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的重要舉措。

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