淺談機械工程的優(yōu)化設(shè)計

崔會山

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的機械制造工業(yè)取得了很大的進步，機械工程項目開展的也越來越多，在我國經(jīng)濟中的地位也更加重要。在機械工程設(shè)計中，需要對機械進行可靠性的優(yōu)化設(shè)計，進而提高機械工程的質(zhì)量和性能，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用。

關(guān)鍵詞：機械工程；優(yōu)化；設(shè)計

1 優(yōu)化設(shè)計在機械工程中的應(yīng)用

機械工程的優(yōu)化設(shè)計在產(chǎn)品的生產(chǎn)與使用周期的各環(huán)節(jié)都起著重要作用。這些環(huán)節(jié)主要有產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用及售后維修等。以下就機械工程產(chǎn)品的設(shè)計、制造及使用三個環(huán)節(jié)展開討論優(yōu)化設(shè)計問題。

（1）機械工程產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計。機械工程產(chǎn)品的設(shè)計主要包括裝配整體設(shè)計與零件組裝設(shè)計。對機械產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計時，可以將其當作一個整體，設(shè)計的方法主要有兩種，第一種方法為：先大致了解機械的完整系統(tǒng)，并分析組成整體的零部件具有多大程度的可靠性，據(jù)此推斷出整體具有多大程度的可靠性；這種方法即為預(yù)測整體設(shè)計可靠性的手段，預(yù)測的結(jié)果必須與設(shè)計指標相符合。第二種方法為：將整體機械工程優(yōu)化設(shè)計所要求的指標分配到其零部件的設(shè)計上，要求零部件必須滿足各自的可靠性指標要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及綜合評分的分配方法。設(shè)計單個零件時，盡量采用符合國家規(guī)定且已經(jīng)在生產(chǎn)中大量投入使用的常規(guī)零件，并用不同設(shè)計方法對重要程度不相同的零件進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計關(guān)鍵部件之前，要先行可靠性的試驗。除此之外，要反復(fù)驗證及修改機械工程產(chǎn)品設(shè)計的可靠性，直到其能夠滿足于優(yōu)化設(shè)計所要求的標準為止。設(shè)計機械工程的人機系統(tǒng)也很重要，這方面的設(shè)計包括適應(yīng)性及操作的舒適性設(shè)計。

（2）機械工程產(chǎn)品制造中的優(yōu)化設(shè)計。要保證一個產(chǎn)品的質(zhì)量，在制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制是最關(guān)鍵的部分，因此，機械產(chǎn)品在制造的過程中進行優(yōu)化設(shè)計是非常重要的。加工的設(shè)備可靠性要得到保證，在選擇加工工藝與工藝流程時，要注意其技術(shù)水平，保證制造水平盡量達到最優(yōu)化。產(chǎn)品制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)，其中的各個方案與工序是工藝流程系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計時，都要綜合考慮各方面的因素，如工藝裝備、加工設(shè)備、加工材料與工作人員素質(zhì)等；只有這樣才能為各個子系統(tǒng)設(shè)計出可靠性與合理的指標；最后，整合分析各個子系統(tǒng)的指標，并通過合理的方法將總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標整理出來。

（3） 機械工程產(chǎn)品的使用與維修的優(yōu)化設(shè)計。對機械產(chǎn)品進行維修，能有效延長其使用壽命；良好的售后服務(wù)水平是一個公司獲得發(fā)展的必備條件。因此，生產(chǎn)機械設(shè)備的廠家要認真對待售后服務(wù)與維修的問題，運用先進的邏輯分析法，制定出科學(xué)的維修內(nèi)容與維修方式，對機械產(chǎn)品的合理使用壽命作出規(guī)劃。機械工程產(chǎn)品具有可維修性及可靠性，兩者在很大程度上是相似的，可維修性是可靠性的具體指標之一。對機械工程產(chǎn)品進行設(shè)計時就應(yīng)當首先考慮到可靠性指標，以便能使設(shè)計出的機械產(chǎn)品在發(fā)生故障的情況下，易于檢查與維修。進行機械產(chǎn)品維修的優(yōu)化設(shè)計時，要充分考慮維修費用的問題，負責(zé)設(shè)計工作的人員在進行機械工程優(yōu)化設(shè)計時，要以最少的費用獲得最高程度可靠性作為設(shè)計的原則，以便能夠盡量減少發(fā)現(xiàn)故障的時間。因此，以優(yōu)化設(shè)計理論作為維修設(shè)計的基礎(chǔ)，是非常合理的，也是非常重要的；制定經(jīng)濟合理的維修設(shè)計在現(xiàn)代化與科學(xué)化的進程中意義重大。使用符合標準的維修設(shè)備進行維修，提高維修工作人員的技能水平，使機械產(chǎn)品的維修工作能夠朝現(xiàn)代化與科學(xué)化的方向發(fā)展。

2 機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計

針對目前我國存在的一些機械可靠性設(shè)計問題，需要采取相應(yīng)的策略來做好機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計工作。以下從機械設(shè)計的幾個環(huán)節(jié)入手來進行可靠性優(yōu)化設(shè)計工作的探討。

（1）產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)中的可靠性優(yōu)化設(shè)計。在機械工程的設(shè)計環(huán)節(jié)中，機械產(chǎn)品的設(shè)計工作主要包括兩個部分，即對機械零件的設(shè)計以及對產(chǎn)品整體裝配的設(shè)計。機械產(chǎn)品整體設(shè)計是建立在零部件設(shè)計的基礎(chǔ)上進行的。總體來說，機械產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計主要分為兩種形式。具體表現(xiàn)如下：

從部分到整體。從部分到整體的設(shè)計方法是根據(jù)設(shè)計系統(tǒng)的要求，先對機械產(chǎn)品的各個零部件進行詳細的研究，通過分析來對產(chǎn)品的可靠性進行評估，進而從零部件的可靠性分析得出整個機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計程度，通過這種方法來實現(xiàn)整體產(chǎn)品的可靠性設(shè)計目標。

從整體到部分。通過對產(chǎn)品整體的可靠性把握，對產(chǎn)品的各個零部件進行可靠性分配，進而使產(chǎn)品的整體可靠性需求在零部件上得以實現(xiàn)。這種從整體到部分的機械工程設(shè)計方法，需要特別注重做好產(chǎn)品零部件的可靠性分配，主要的分配方式有以下幾種：比例分配法、等分配法、綜合分配法以及再分配法等。機械工程設(shè)計過程中，進行單個零部件的設(shè)計時，每一個零部件都需要嚴格的符合相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，盡量選用已經(jīng)投入使用而且確定沒有問題的零件來進行參照設(shè)計，針對不同零部件的特性以及生產(chǎn)目標，可以采用不同的設(shè)計方法，一些重要部位的零件，還需要特別注意進行可靠性試驗，進而滿足實際產(chǎn)品的可靠性需求。

（1）要保證一個產(chǎn)品的質(zhì)量，在制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制是最關(guān)鍵的部分，因此，機械產(chǎn)品在制造的過程中進行可靠性優(yōu)化設(shè)計是非常重要的。加工的設(shè)備可靠性要得到保證，在選擇加工工藝與工藝流程時，要注意其技術(shù)水平，保證制造水平盡量達到最優(yōu)化。產(chǎn)品制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)，其中的各個方案與工序是工藝流程系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行可靠性優(yōu)化設(shè)計時，都要綜合考慮各方面的因素，如工藝裝備、加工設(shè)備、加工材料與工作人員素質(zhì)等；只有這樣才能為各個子系統(tǒng)設(shè)計出可靠性與合理的指標；最后，整合分析各個子系統(tǒng)的指標，并通過合理的方法將總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標整理出來。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，機械工程項目也朝著更加復(fù)雜更高難度的方向發(fā)雜很難，在這種背景下，做好機械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計十分重要。機械工程的可靠性設(shè)計以及優(yōu)化設(shè)計是一個有機結(jié)合的整體，二者不可偏廢。不能只考慮其中的一項而拋棄另一項。只有將兩者結(jié)合起來，同時做好各項設(shè)計工作，才能真正將機械工程設(shè)計做好，達到最好的設(shè)計效果，促進我國機械制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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[2]曾剛.基于遺傳算法的機械零部件可靠性優(yōu)化設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造，2012（10）

（作者身份證號：130123198709273977）