关于机械工程的可靠性优化设计韩钰涛

关于机械工程的可靠性优化设计韩钰涛

韩钰涛

韩钰涛

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摘要：当今社会，科学技术飞速发展，人们不仅对多功能产品有强烈的需求，也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物，从产生开始到现在，已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。

关键词：机械工程可靠性优化设计

社会经济的迅速发展，科学技术猛进，人们对的要求也越来越高，使用的设备要求功能多样化，产品不但要有质量保证，而且还应该具有可靠性。可靠性产品的生产和设计也逐渐映入人们的眼帘，并在各行业中得到了广泛的应用和发展。

1可靠性设计与发展

可靠性产品设计是建立在可靠性理论和技术基础上，根据人们的要求和功能规定等条件，逐步对产品可靠性进行优化分析。要使得产品能够在性能、费用等的条件要求下更具有可靠性标准。可靠性的设计与发展是在传统的产品设计基础上进行的改进和提高，其设计过程是与环境、价值以及系统等工程相互联系，其中融合了多种新兴的技术和科技含量。可靠性设计分析应用与产品的生产过程和使用、维护等相关环节，并在工业里领域中得到了广泛的应用和发展。

1.1可靠性设计研究的背景

现代化社会发展突飞猛进，各类产品的更换速度也越来越快，产品种类多样化发展趋势比较明显。在这样的环境下，人们有了更多的选择性，对此在产品质量方面的要求也越来越高。各行业在产品制造过程也逐渐复杂化是由于在各种各新型的科技的引领下技术运用比较多而杂。因此，产品在设计过程智能应该要考虑到技术应用的实际性和高效性，整个产品生产过程中要不断的深入和完善。并且大多数产品在生产过程中都会经过初要严格试阶段之后，试验结果正常的情况下挨次能向市场投入，所以在产品生产过程要严格把关。

在进行可靠性产品技术研究的前提下，首先要对产品的可靠性要有充分的认识，其中包括产品功能、生产过程中系统、设备以及其他器件等的组成进行详细的分析和探讨。

1.2产品可靠性设计现状

我国在80年代之前科学技术发展比较缓慢，与西方国家相比存在一定的差异和距离，关于产品可靠性研究和设计也相对比较落后。逐渐进入21世纪后科学技术的发展不但迅速，而且产品在可靠性研究方面也取得了良好的效果。并培养了一批具有可靠性技术研究的优秀人才，成立了专门的组织机构对产品可靠性进行研究和分析。根据研究和分析也制定了相应的标准，但是由于在实际应用中比较少，因而整体的发展水平和西方国家相比还是存在一定的差距。

2可靠性优化设计在机械工程中的应用

机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。

2.1机械工程产品设计环节可靠性优化设计

机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设计可靠性的手段，预测的结果必须与设计指标相符合[3]。第二种方法为：将整体机械工程可靠性优化设计所要求的指标分配到其零部件的设计上，要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及综合评分的分配方法。设计单个零件时，尽量采用符合国家规定且已经在生产中大量投入使用的常规零件，并用不同设计方法对重要程度不相同的零件进行优化设计，设计关键部件之前，要先行可靠性的试验。除此之外，要反复验证及修改机械工程产品设计的可靠性，直到其能够满足于可靠性优化设计所要求的标准为止。设计机械工程的人机系统也很重要，这方面的设计包括适应性及操作的舒适性设计。

2.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计

要保证一个产品的质量，在制造环节的质量控制是最关键的部分，因此，机械产品在制造的过程中进行可靠性优化设计是非常重要的。加工的设备可靠性要得到保证，在选择加工工艺与工艺流程时，要注意其技术水平，保证制造水平尽量达到最优化。产品制造工艺流程是一个完整的系统，其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统，对每个子系统进行可靠性优化设计时，都要综合考虑各方面的因素，如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等；只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标；最后，整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。

2.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计

对机械产品进行维修，能有效延长其使用寿命；良好的售后服务水平是一个公司获得发展的必备条件。因此，生产机械设备的厂家要认真对待售后服务与维修的问题，运用先进的逻辑分析法，制定出科学的维修内容与维修方式，对机械产品的合理使用寿命作出规划。机械工程产品具有可维修性及可靠性，两者在很大程度上是相似的，可维修性是可靠性的具体指标之一[4]。对机械工程产品进行设计时就应当首先考虑到可靠性指标，以便能使设计出的机械产品在发生故障的情况下，易于检查与维修。进行机械产品维修的可靠性优化设计时，要充分考虑维修费用的问题，负责设计工作的人员在进行机械工程可靠性优化设计时，要以最少的费用获得最高程度可靠性作为设计的原则，以便能够尽量减少发现故障的时间。因此，以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础，是非常合理的，也是非常重要的；制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修，提高维修工作人员的技能水平，使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。

3总结

可靠性设计方法在机械产品设计制造过程中所要考虑的因素要全面，如果独立的进行可靠性标准分析，产品在质量就得不到提高。因此，在机械产品制造设计过程中安全分析生产各个环节和零件部件的可靠性，这些考虑因素在机械业逐步发展中得到了不断的完善和改进。

参考文献：

[1]贾志新，张宏斌，郗安民.基于径向基函数神经网络的电火花线切割机床可靠性数据模拟生成[J].机械工程学报.2010（2）.

[2]张义民，黄贤振，贺向东.不完全概率信息牛头刨床机构运动精度可靠性稳健设计[J].机械工程学报.2009（4）.

[3]吕春梅，张义民，冯文，周曹璨.多跨转子系统频率可靠性灵敏度与稳健设计[J].机械工程学报.2012（10）.

[4]王新刚，张义民，王宝艳.机械零部件的动态可靠性灵敏度分析[J].机械工程学报.2010（10）.