機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

呂宏達(dá)

摘要：隨著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械工程提出了更高的要求，為了更好地滿足這個(gè)行業(yè)的發(fā)展需求，借此提高機(jī)械工程所帶來(lái)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)械工程的可靠性就需要加強(qiáng)，不斷優(yōu)化以促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展水平不斷提升，今后為人們帶來(lái)更好的產(chǎn)品。文章在可靠性理論支撐下，重點(diǎn)探討機(jī)械可靠性工程研究體系的主要內(nèi)容，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向做出科學(xué)預(yù)測(cè)，在不增加成本的基礎(chǔ)上，不斷提升機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB114?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

我國(guó)機(jī)械工程制造業(yè)發(fā)展較快，產(chǎn)品質(zhì)量水平不斷提升，已經(jīng)進(jìn)入良性發(fā)展期。但是在機(jī)械工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，由于未能處理好產(chǎn)品功能擴(kuò)展與可靠性要求的關(guān)系，導(dǎo)致產(chǎn)品可靠性存在不足，容易對(duì)產(chǎn)品使用安全造成一定影響。針對(duì)這種問(wèn)題，應(yīng)在提升產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)重視度的基礎(chǔ)上，采取有效的優(yōu)化措施，為產(chǎn)品可靠性提供保障。

2 機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可以就產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造所應(yīng)用的大量技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)各類(lèi)資源的優(yōu)化配置，來(lái)提高機(jī)械產(chǎn)品整體制造水平。基于可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，除了要做好產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)外，更重要的是要控制好其性能。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷提高，有更多優(yōu)秀工藝被應(yīng)用其中，使得產(chǎn)品功能兼顧多樣化以及個(gè)性化特點(diǎn)，進(jìn)而更新速度持續(xù)加快。以促進(jìn)企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展為目的，加大對(duì)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重視，基于機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定應(yīng)用方向與要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及制造流程的調(diào)整和優(yōu)化，確保產(chǎn)品可以緊隨時(shí)代發(fā)展潮流，切實(shí)滿足人們的應(yīng)用需求。在完成一類(lèi)商品設(shè)計(jì)制造后，需要先對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，確定達(dá)標(biāo)后才可將其投放到市場(chǎng)中，利用此種方式來(lái)消除產(chǎn)品自身所存在的不可靠性問(wèn)題，保證設(shè)計(jì)以及工藝層面不存在任何隱患。

3 機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)械工程制造業(yè)發(fā)展的起步較晚，在上世紀(jì)80年代時(shí)，才在產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)方面取得一定突破。隨著國(guó)內(nèi)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性研究組織機(jī)構(gòu)的相繼成立，加快了我國(guó)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，對(duì)于推動(dòng)機(jī)械工程制造業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。但客觀而言，我國(guó)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性研究仍落后與西方發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)有研究成果也偏重于理論，在實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。從機(jī)械工程實(shí)踐情況來(lái)看，由于缺少產(chǎn)品可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，難以根據(jù)機(jī)械工程產(chǎn)品的實(shí)際用途、功能性能特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品可靠性作出有效優(yōu)化。或因產(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，影響了實(shí)際工程進(jìn)程。再加上成本等方面的客觀限制條件，導(dǎo)致部分產(chǎn)品可靠性不足，容易影響機(jī)械工程產(chǎn)品的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。針對(duì)這種狀況，必須提高對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的重視，同時(shí)應(yīng)明確機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)貫穿于工程實(shí)踐的全過(guò)程中，與產(chǎn)品制造、安裝、使用及維修緊密結(jié)合起來(lái)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)水平。

4 機(jī)械工程可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 產(chǎn)品制造階段

完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)后，便會(huì)進(jìn)入到產(chǎn)品制造階段，這對(duì)產(chǎn)品可靠性有著至關(guān)重要的影響，需要按照專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做好各機(jī)械零部件質(zhì)量的控制。結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，對(duì)各零部件材質(zhì)、加工精度等進(jìn)行檢查和控制，保證整個(gè)制作環(huán)節(jié)所有零部件的可靠性優(yōu)化，最大程度上排除外部因素的干擾，實(shí)現(xiàn)加工工藝以及制造流程的規(guī)范化與專(zhuān)業(yè)化。可以將機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程看作為一個(gè)有機(jī)整體，基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用要求，來(lái)對(duì)其加工材料、處理流程進(jìn)行綜合分析，提高可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的落實(shí)效果，確保產(chǎn)品可以達(dá)到機(jī)械工程最終生產(chǎn)指標(biāo)。另外，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要針對(duì)各子系統(tǒng)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行綜合分析，然后選擇科學(xué)手段來(lái)對(duì)整個(gè)制造階段進(jìn)行分析和調(diào)整。

4.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在機(jī)械工程產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就在于對(duì)產(chǎn)品的整體組配和零部件的組裝。機(jī)械產(chǎn)品由于本身系統(tǒng)非常精密，因此需要具備足夠高的可靠性能，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化主要在以下幾個(gè)方面：（1）先大致了解并且具體掌握機(jī)械制造的完整流程，同時(shí)對(duì)于每一個(gè)零部件進(jìn)行可靠性分析，進(jìn)而推斷出整體機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性能，并且以推測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行指標(biāo)設(shè)計(jì)。（2）進(jìn)行指標(biāo)分配，為了滿足各個(gè)部件之間可靠性指標(biāo)的要求，需要將機(jī)械制造的產(chǎn)品整體性能都分配到各個(gè)零部件之中。可靠性分配環(huán)節(jié)一般而言有再分配、比例分配以及等分配等多樣的評(píng)分方法。對(duì)于單個(gè)零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程，為了確保該零部件能夠滿足國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，需要進(jìn)行嚴(yán)格的比對(duì)和審查，確保機(jī)械工程的整體可靠性能。可靠性實(shí)驗(yàn)也是相當(dāng)必要的，尤其是關(guān)鍵部位的零部件需要對(duì)其進(jìn)行可靠性檢測(cè)試驗(yàn)。對(duì)于可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方需要進(jìn)行調(diào)整，直到其能夠滿足可靠性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)要求。

4.3 基于產(chǎn)品維護(hù)檢修的可靠性優(yōu)化

最后，在機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化過(guò)程中，也需要考慮產(chǎn)品在實(shí)際使用過(guò)程中的維護(hù)檢修問(wèn)題。產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)要求是在產(chǎn)品正常使用壽命內(nèi)的可靠運(yùn)行。但是隨著機(jī)械工程產(chǎn)品使用時(shí)間的推移，其各方面功能性能水平難免會(huì)出現(xiàn)下降，此時(shí)就需要采用合適的維護(hù)檢修方法，恢復(fù)產(chǎn)品正常運(yùn)行，減少故障隱患。因此，在機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中，還需要突出產(chǎn)品特點(diǎn)，提前制定維護(hù)檢修辦法，為產(chǎn)品使用提供指導(dǎo)。同時(shí)應(yīng)合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品使用周期，明確產(chǎn)品報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，避免存在較高故障隱患的產(chǎn)品仍然繼續(xù)使用，引發(fā)安全事故。產(chǎn)品維護(hù)檢修及保養(yǎng)措施應(yīng)在設(shè)計(jì)文件和說(shuō)明性文件中明確標(biāo)注，在制定維修方案時(shí)，也需要考慮成本方面的問(wèn)題，避免因運(yùn)行維護(hù)成本過(guò)高，影響產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)基于以上幾方面的考慮，對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性作出多層次的優(yōu)化，可有效提升產(chǎn)品可靠性水平。

4.4 結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)的可靠性

機(jī)構(gòu)可靠性研究的主要內(nèi)容有機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)副系統(tǒng)在構(gòu)件幾何規(guī)格上產(chǎn)生的偏差、摩擦過(guò)程形成的磨損度、彈性變形等多種因素對(duì)機(jī)械產(chǎn)品可靠性形成的影響，并對(duì)產(chǎn)品功能效力喪失及運(yùn)行故障的，運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及彈塑性等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究分析。目前我國(guó)可靠性工程研究領(lǐng)域中，與機(jī)構(gòu)可靠性研究相關(guān)的工作缺乏全面性、深度性，且和結(jié)構(gòu)可靠性研究相比較，其起步時(shí)間較晚，發(fā)展過(guò)程體現(xiàn)出明顯的遲緩性。在20世紀(jì)70年代末，有學(xué)者針對(duì)機(jī)構(gòu)磨損及運(yùn)動(dòng)可靠性進(jìn)行較深刻研究，并出版相應(yīng)專(zhuān)著，這對(duì)機(jī)械產(chǎn)品機(jī)構(gòu)可靠性研究形成了很大的推動(dòng)力，時(shí)隔10余年后，機(jī)構(gòu)可靠性研究方向才體現(xiàn)出系統(tǒng)性、專(zhuān)門(mén)性特征。

5 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性能提升是時(shí)代的要求，這時(shí)就需要相關(guān)人員以及工程制造企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性優(yōu)化指標(biāo)設(shè)計(jì)投入足夠的重視，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造和后期的產(chǎn)品使用、維修環(huán)節(jié)都加以重視，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，用最低的成本同時(shí)選擇最有效的維修方法將發(fā)現(xiàn)的故障及時(shí)排除，這樣機(jī)械產(chǎn)品本身的使用壽命就可以得到有效的延長(zhǎng)，這不僅意味著機(jī)械產(chǎn)品作為一個(gè)資源可以得到更好的利用，更重要的意義在于產(chǎn)品本身的質(zhì)量，即機(jī)械工程的可靠性也得到了大幅的提高。

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（作者身份證號(hào)碼：130323199104292614）