探討機械工程的可靠性優化設計

馬 戟

卓成建設集團有限公司

一、機械工程設計的概述

機械工程設計是多門技術學科相互滲透、相互結合的產物，同時也是一個盡可能多地利用成功經驗不斷創新的過程。只有把機械工程設計和可靠性相結合起來，才能更好地設計出多功能、高質量、高可靠性和低能耗的產品。機械工程設計前，首先要對機械工程設計要求進行調查與分析，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計的初期基礎，并規定機械在設計與制造過程中的約束條件。其次需要合理進行方案設計。方案設計決定著設計的成功與失敗。方案的設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與認識以及創新。

二、常用的可靠性設計方法分析

常用的可靠性設計方法主要有：(1)預防故障設計方法。其主要是通過對同類產品發生故障的相關經驗從而對產品進行相應的加工，預防故障的出現或者是盡量地縮小故障發生的可能性。這是最為有效地保證產品的可靠性的方法之一。比如如果是要對機械產品的某一個部分進行預防故障設計就可以先從那部分的選材做起，要參照過去的一些產品參數，選擇最為合適的材料，并且也要考慮到相應的產品維修等方面。(2)穩健性設計方法。其主要是指讓產品的相關的使用性能對于產品制造過程中的會遭遇到的環境變化等有一定的抵御能力，不會隨著環境的變化讓其產品性能也發生變化。同時也要保證產品在保質期內都能夠較大程度上地維持它的工作狀態，不會輕易地喪失工作能力。這種設計方法雖然可以有效地提高產品的可靠性，但因為需要投入較大，所以比較難以實現。(3)降額設計方法。降額設計方法是通過減低產品零部件的使用應力，并使它低于產品原本標示的額定應力。從而在一定程度上減少其發生故障的概率，保證其可靠性的設計方法。因為，在過去的經驗中，大部分的機械產品在低于額定應力的環境下運行，其可靠性能夠到達最高的狀態。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據。從而切實地保證產品的可靠性。

三、機械工程的可靠性優化設計分析

機械工程的可靠性優化設計主要體現在：(1)合理選擇材料。機械工程可靠性設計過程中，根據作業內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作業，同時還要避免有毒或者遇到反應就會產生有毒物質材料的選用，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化設計必須合理選擇材料。(2)機械工程設計環節的可靠性優化設計。機械產品設計包括整體裝配設計及組裝零件設計。對整機產品可將其作為一個整體進行設計，設計主要分為兩種方式：第一、先對整個系統有一個大致了解，分析各個零部件的可靠性程度，并推斷整體可靠性程度，這就是整體設計的可靠性預測，預測結果必須滿足設計指標；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。在進行單個零件設計過程中，我們挑選的零件盡可能采用國家規定的標準件或已經在生產中大量使用的零件，并對重要性不同的零件分別用不同的設計方法進行設計，一些關鍵部件必須進行可靠性試驗。對產品的可靠性應當進行反復驗證和修改，直到滿足可靠性設計要求為止。另外，還要進行人機系統的設計，這方面主要包括操作舒適性和適應性設計。(3)機械工程制造過程的可靠性設計。如果要保證機械產品質量，其制造環節非常關鍵，所以制造過程的可靠性設計便顯得尤其重要，這里不僅要保證加工設備上的可靠性，更重要的是加工工藝和工藝流程上的選擇。如果把產品的工藝流程看成是一個系統，那么其中任何一個工藝方案或工序相當于一個子系統。每一個子系統的可靠性設計都要考慮到各方面因素，例如：加工設備、工藝裝備、加工材料及工作人員的素質等等，這樣才能確定出合理的子系統可靠性指標，最后通過對這些子系統指標進行整合分析，最終經過合理手段統計出整個系統的可靠性指標。(4)機械工程使用及維修的可靠性優化設計。機械工程的生命周期內，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定的發展。因此要想獲取穩定的發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。對于機械產品來講，它的可維修能力和可靠性有著非常多的近似點。產品的維修性能必須在對產品進行可靠性設計的時候就應當考慮到，以使得設計出的產品達到故障容易發現、故障零件易于更換的目的。當我們開展維修設計工作的時候，一定要將費用考慮到，要以最少的成本獲取最高的效益，盡量地降低問題發生幾率?；诳煽啃岳碚摰木S修性顯得尤其重要，一個合理、經濟的維修規則的制定在產品設計的科學化和現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、維修設備的先進性等等問題。

結束語

綜上所述，隨著科學技術的進步發展，人們不僅對多功能產品有強烈需求，也需要多功能產品可以實現其應具備的功能。而可靠性設計是多學科與多技術相互交叉融合的產物，其與價值工程、系統工程、環境工程及質量控制工程等有著密切的關系，因此對機械工程的可靠性優化設計進行分析具有重要意義。

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