淺析機(jī)械產(chǎn)品的可靠性及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(jī)械產(chǎn)品。這雖然在某種程度上推動了機(jī)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(jī)械產(chǎn)品可靠性作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)已成為機(jī)械行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，并發(fā)展成為一門重要的學(xué)科。因此，分析機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵、特點(diǎn)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)對提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品;可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH122

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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

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

1 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵

機(jī)械產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在特定時(shí)間內(nèi)和特定使用條件下，能夠完成特定任務(wù)的能力，它反映的是產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量。機(jī)械產(chǎn)品可靠性的內(nèi)涵可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行理解：

從指代對象的角度講，機(jī)械產(chǎn)品可靠性是針對設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品而言，它可以指整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的可靠性、設(shè)備子系統(tǒng)的可靠性，也可以指機(jī)械零件的可靠性。

從衡量目的的角度講，機(jī)械產(chǎn)品可靠性是判斷產(chǎn)品質(zhì)量好壞的指標(biāo)。可靠性設(shè)計(jì)是通過對產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的整個(gè)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性的目的。

從產(chǎn)品運(yùn)行條件的角度講，機(jī)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(jī)械可靠性需要充分考慮產(chǎn)品運(yùn)行條件帶來的影響。

2 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的特點(diǎn)

2.1 預(yù)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(jī)械產(chǎn)品可靠性的預(yù)測工作帶來諸多不便。比如，產(chǎn)品種類多樣導(dǎo)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(yù)測方法就難以發(fā)揮作用。

2.2 故障模式復(fù)雜。由于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用材料種類多樣，任何一個(gè)零部件或子系統(tǒng)出現(xiàn)故障都會影響產(chǎn)品的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，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(dǎo)致機(jī)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(dǎo)致的。這種故障模式的復(fù)雜性給機(jī)械產(chǎn)品的故障分析和處理增加了難度，嚴(yán)重影響機(jī)械產(chǎn)品的可靠性。

2.3 故障類型不同。機(jī)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(shí)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(jī)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(xué)模型來描述，它出現(xiàn)的頻率代表機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。偶然性故障是可靠性設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的故障類型。

3 機(jī)械產(chǎn)品可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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

3.2 生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)制造是機(jī)械產(chǎn)品最終可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在對機(jī)械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)可靠性進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)將整個(gè)生產(chǎn)制造過程科學(xué)地分成若干個(gè)工序和子系統(tǒng)，對每一道工序和子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將影響產(chǎn)品質(zhì)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(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命是機(jī)械產(chǎn)品可靠性的重要組成部分，而機(jī)械產(chǎn)品的合理使用、定期養(yǎng)護(hù)和及時(shí)維修可以最大限度的延長產(chǎn)品的使用壽命。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，除了制定科學(xué)合理的產(chǎn)品養(yǎng)護(hù)指南、維修內(nèi)容、維修方式外，還應(yīng)將產(chǎn)品的維修費(fèi)用考慮在內(nèi)。產(chǎn)品維修費(fèi)用也是機(jī)械產(chǎn)品可靠性不可忽略的重要部分。

4 結(jié)語

提高機(jī)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(zhì)量和市場競爭力。因此，在機(jī)械制造業(yè)中，除了不斷開發(fā)應(yīng)用新制造技術(shù)外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、使用、維修等環(huán)節(jié)中的可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)。只有使機(jī)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(jī)械產(chǎn)品整體的可靠性，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的健康發(fā)展。

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