實現(xiàn)機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計

浮罡 付安偉 郭崇峰 汪世林

摘要：自改革開放之后，中國的工程機械行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，經(jīng)過30多年的不懈努力，機械工程制造業(yè)取得了巨大的發(fā)展成果，在國民經(jīng)濟中占有很大的比重。在機械工程行業(yè)里面，對其可靠性進行優(yōu)化設(shè)計是十分必要的。在本文中，深入探討了工程機械可靠性優(yōu)化設(shè)計中的問題，以便參考。

關(guān)鍵詞：機械工程；可靠性；優(yōu)化設(shè)計

現(xiàn)代社會，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已不可同日而語，人們不僅對多功能產(chǎn)品的強烈需求，還希望多功能產(chǎn)品的各項能力非常突出。以提高產(chǎn)品的功能可靠性為目的，促使了產(chǎn)品產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計應(yīng)運而生，從其概念的產(chǎn)生到如今，得到了迅速發(fā)展和廣泛使用。在開展工程機械產(chǎn)品的設(shè)計時，需要把可靠性理論和技術(shù)融合起來，并依據(jù)具體的要求，可以優(yōu)先考慮產(chǎn)品的可靠性；在延誤開發(fā)時間，增加成本和性能的前提下，使工程機械產(chǎn)品的設(shè)計盡量滿足可靠性的要求。由于可靠性設(shè)計是一個跨多學(xué)科，多技術(shù)的新興技術(shù)，所以可靠性的設(shè)計涉及諸多問題。

1.機械工程設(shè)計的可靠性常用方法

1.1.魯棒設(shè)計方法

這種設(shè)計方法主要是降低產(chǎn)品的敏感性。使產(chǎn)品的性能不會因為制造期間在變異或是使用環(huán)境的變化而變得不穩(wěn)定，并且讓產(chǎn)品在額定的使用期限內(nèi)，不會因為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，參數(shù)變動，系統(tǒng)老化等問題而影響到工作的設(shè)計方法。該方法是基于統(tǒng)計分析為基礎(chǔ)由日本的機械設(shè)計師田口玄一提出的，它根據(jù)產(chǎn)品的可用性對用戶造成多大的經(jīng)濟損失來判斷設(shè)計的可靠，這是它的基本原理，其中的損失通常是可靠的用戶流失的可用性正比于產(chǎn)品的功能和目標，簡單而言就是損失越多說明偏差越大，從側(cè)面反映出產(chǎn)品的質(zhì)量不過關(guān)，減小偏差則是提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效辦法，大多是通過嚴格控制材料和生產(chǎn)工藝，以達到最大限度地減少錯誤的目的。然而，這種方法的缺點同樣十分明顯，經(jīng)費相對昂貴以及技術(shù)太過復(fù)雜，難以完成。經(jīng)過人們不斷的摸索和實驗，提高自身的抗干擾能力已成為此方法的主要途徑，此方法的途徑也非常的多，它是將很多的辦法融合起來。良好的機械強度會比較高增強產(chǎn)品的可靠性。

1.2.降額設(shè)計

這個方法是當(dāng)產(chǎn)品工作時其零件所受的應(yīng)力都在其額定范圍之內(nèi)，為了達到降低應(yīng)力的目的可以使零部件的所承受的應(yīng)力降低或是提高零部件的質(zhì)量。根據(jù)大量的工程實踐表明，機械故障率非常低的產(chǎn)品其機械零件都是在低于其設(shè)定的工作壓力之下進行工作的，而可靠性也隨之升高。為了找到最好的降額辦法，就需要不斷的進行反復(fù)的實驗。這是就可以通過將應(yīng)力平均減低，將大部分零件的強度提高，使應(yīng)力變化和強度減小等辦法加強可靠性。

2.可靠性優(yōu)化設(shè)計在機械工程中的應(yīng)用

2.1.工程機械產(chǎn)品的使用和維護的可靠性優(yōu)化設(shè)計

對機械產(chǎn)品進行定期的維修保養(yǎng)，可以大大提高其使用壽命；一個公司的發(fā)張壯大同樣離不開優(yōu)秀的售后服務(wù)。因此，售后服務(wù)和維修問題是每個生產(chǎn)機械設(shè)備的廠家都要重視的問題，采用先進的邏輯分析，依據(jù)不同的需要和使用地點，制定出合理的維修和保養(yǎng)內(nèi)容，依據(jù)機械參數(shù)以及各種因素為機械產(chǎn)品做出合理的使用年限。工程機械產(chǎn)品的可維護性和可靠性，這兩者都是大同小異，可維護性是可靠性的具體指標之一。當(dāng)工程機械產(chǎn)品的設(shè)計之初就要先想到產(chǎn)品的可維修性能，產(chǎn)品越簡單，越易于維修當(dāng)出現(xiàn)故障時可以快速修理，降低經(jīng)濟損失。針對機械產(chǎn)品維修可靠性的優(yōu)化設(shè)計時，產(chǎn)品的維護費用是必須要討論的重點，以最小的成本實現(xiàn)最大程度的可靠性，盡量減少排查和維修故障所需要的時間，設(shè)計人員以此為原則進行機械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計。因此，以維修設(shè)計的理論作為可靠性優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)，是合情合理的，同樣是重要的依據(jù)。設(shè)計一個經(jīng)濟合理的維修方法十分重要。在維修的時候，要使用標準的維修設(shè)備，維護人員的技能也要不斷提高。使維護工作可以朝著現(xiàn)代化和科學(xué)化方向前進。

2.2.機械工程產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)可靠性優(yōu)化設(shè)計

零件組裝設(shè)計與整體裝配設(shè)計是機械工程產(chǎn)品的設(shè)計的兩個主要方面。當(dāng)對產(chǎn)品進行可靠性優(yōu)化設(shè)計時才能把它們看作是一個整體，主要有兩種設(shè)計方法，一種是：先對完整的機械系統(tǒng)進行了解，并對零部件的最大可靠性進行分析及評估，通過對零件的分析可以判斷出整體結(jié)構(gòu)的可靠性，預(yù)測出的結(jié)論要優(yōu)于或與設(shè)計目標相同。第二種方法是：在優(yōu)化可靠性設(shè)計時的各項參數(shù)平均劃分到每個零部件上，每個零部件必須滿足這些參數(shù)的要求； ：再分配、等分配、比例分配及綜合評分等分配方法是常用的可靠性的分配法。在設(shè)計各個部分時，零部件的選擇一定要優(yōu)先考慮符合國家標準并已大量生產(chǎn)使用的標準零件，這樣可以節(jié)約資金和制造時間，對于重要的部分要嘗試不同的設(shè)計以及不同的零件對其進行優(yōu)化，可靠性的試驗要在設(shè)計之前完成。此外，機械工程產(chǎn)品設(shè)計的可靠性要進行重復(fù)的的論證，直到其各項指標參數(shù)可以滿足設(shè)計時的所有標準為止。機械系統(tǒng)的人機工程設(shè)計也很重要，它包括可操作性以及適應(yīng)性。

2.3.工程機械產(chǎn)品在可靠性優(yōu)化設(shè)計制造

為確保產(chǎn)品的質(zhì)量，就需要對對制造的各個環(huán)節(jié)進行把關(guān)，因此，機械產(chǎn)品在可靠性優(yōu)化設(shè)計制造過程中是十分必要的。為了使加工設(shè)備的可靠性得以保證，就必須對加工工藝與工藝流程進行選擇，同時要考慮機械的技術(shù)水平，以確保盡可能達到最優(yōu)化的效果。產(chǎn)品制造過程是一個完整的系統(tǒng)，工藝流程的子系統(tǒng)包括了每一個解決的方案和工序，對于任何步驟的優(yōu)化處理都要全面透徹的考慮所有問題。

總之，工程機械產(chǎn)品越來越大也越來越復(fù)雜，所以機械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計就變得非常的重要，其前景也很好。由于機械工程產(chǎn)品使用變得十分廣泛，可靠性優(yōu)化設(shè)計也被大量使用和認可。

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