楊廣志

摘要：在當(dāng)今社會，人們對于各類產(chǎn)品的質(zhì)量有著極高的要求，要想使產(chǎn)品獲得用戶認(rèn)可度，就必須要提升產(chǎn)品的可靠性。機(jī)械可靠性是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的條件和時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。在重要產(chǎn)品和日用類機(jī)械產(chǎn)品方面，機(jī)械可靠性更是備受關(guān)注，衡量產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一就是產(chǎn)品的可靠性，只有可靠性高的產(chǎn)品，才能在競爭激烈的市場環(huán)境中占據(jù)一席之地。

關(guān)鍵詞：工程設(shè)計;機(jī)械可靠性;應(yīng)用方法

中圖分類號：TH122

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

近年來，我國工業(yè)機(jī)械水平不斷提高，不斷刺激著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品也逐漸向功能化方向發(fā)展。以滿足市場發(fā)展實際需求為目的，基于現(xiàn)狀來對機(jī)械工程進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計，對產(chǎn)品設(shè)計和制造全過程進(jìn)行調(diào)整，在保證較高生產(chǎn)效率的同時，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1關(guān)于機(jī)械可靠性的研究

在上個世紀(jì)四十年代，第二次世界大戰(zhàn)期間，因為對于武器與各類機(jī)械產(chǎn)品的大量運(yùn)用，飛機(jī)、軍火武器等設(shè)備的可靠性研究必不可少。而在二十世紀(jì)五十年代，美國因為軍事上的需要，同樣對可靠性展開了深入的研究，與此同時，蘇聯(lián)和日本也不甘落后，對可靠性問題進(jìn)行了全面的研究。從上個世紀(jì)六十年代開始，世界各國都漸漸注意到機(jī)械可靠性的發(fā)展前景廣大，紛紛投入研究，取得了許多成就。機(jī)械可靠性研究的內(nèi)容廣泛，涉及許多方面，與人類生活息息相關(guān)。機(jī)械的可靠性不僅體現(xiàn)在日常生活中，例如洗衣機(jī)、電視機(jī)等家用電器，還包括一些高端科技領(lǐng)域，例如航空航天飛機(jī)等?，F(xiàn)在在國外，機(jī)械可靠性被應(yīng)用在許多領(lǐng)域，比如軸承和齒輪、人造衛(wèi)星、土木工程核電站、宇宙飛船、飛機(jī)、艦船、汽車、壓力容器等產(chǎn)品。

我國在機(jī)械可靠性的研究方面相對起步較晚，因為人們生產(chǎn)和生活方面的迫切需要，直到上個世紀(jì)八十年代才有了初步的發(fā)展，各個行業(yè)都開始研究可靠性，也開始將可靠性研究編入教材，作為教育的其中一個環(huán)節(jié)。雖然我國進(jìn)步很快，取得了較大的進(jìn)展，但是因為起步晚，直接導(dǎo)致了我們國家的工業(yè)文明與西方發(fā)達(dá)國家的工業(yè)發(fā)展有著較大的差距。所以，我們需要明確差異所在，積極地發(fā)展和創(chuàng)新，逐漸縮小國與國之間存在的差距。

2機(jī)械工程可靠性設(shè)計方法

2.1機(jī)械工程設(shè)計環(huán)節(jié)優(yōu)化分析

機(jī)械工程設(shè)計是將整個工程作為整體進(jìn)行設(shè)計，其設(shè)計過程主要分為兩部分進(jìn)行，首先是對整體進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，然后將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在各環(huán)節(jié)設(shè)計中。整體系統(tǒng)的設(shè)計分析主要是分析工程的各零件，然后總結(jié)零件運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計指標(biāo)。細(xì)致化的分析研究是為了滿足各零件對優(yōu)化技術(shù)設(shè)計的要求，在單個零件進(jìn)行設(shè)計的過程中盡可能按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，有些零件的部件比較重要，因而在設(shè)計過程中要采用不同設(shè)計方法。同時部件的使用程度不同，因此一些比較關(guān)鍵的部件必須進(jìn)行嚴(yán)格的試驗檢測，保證其優(yōu)化設(shè)計的準(zhǔn)確性。在滿足以上條件的情況下，進(jìn)一步對人機(jī)設(shè)計進(jìn)行合理的設(shè)計和優(yōu)化分析，保證其操作方便、合理，滿足人機(jī)操作的舒適性。

2.2數(shù)據(jù)采集方案

對于可靠性信息采集基地，好一點(diǎn)的企業(yè)會把新產(chǎn)品放在一個重要的施工地點(diǎn)進(jìn)行長期的跟蹤，比如說跟蹤5000h、6000h。我處理的這個數(shù)據(jù)，從全壽命周期角度來講，就是從港口拿的數(shù)據(jù)來進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集方案從四個方面采集，然后進(jìn)行系統(tǒng)的建立，來對它進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。從裝載機(jī)可靠性的角度來講，它是可修復(fù)系統(tǒng)。我們認(rèn)為它的故障點(diǎn)是一個隨機(jī)的時間點(diǎn)，根據(jù)這個時間點(diǎn)取得的數(shù)據(jù)是可修復(fù)系統(tǒng)，用隨機(jī)結(jié)尾數(shù)學(xué)模型來對它處理。然后對它進(jìn)行參數(shù)估計，進(jìn)行迭代求解，最后用相關(guān)的指數(shù)來驗證模型的準(zhǔn)確性。

2.3機(jī)械工程產(chǎn)品制造中的可靠性優(yōu)化設(shè)計

要知道，設(shè)計一個機(jī)械產(chǎn)品最重要的就是要確保其質(zhì)量，具體而言就是要切實做好在各個制造流程的質(zhì)量控制，故而，十分有必要在產(chǎn)品的制造流程中采用可靠性優(yōu)化設(shè)計。有一些經(jīng)過加工而得到的設(shè)備，要重點(diǎn)關(guān)注其可靠性是否達(dá)標(biāo)，設(shè)計者在選取加工工藝與工藝流程時，特別要看清它的技術(shù)水平，確保在制造上盡可能實現(xiàn)最優(yōu)化?？偟膩砜?，產(chǎn)品制造工藝流程屬于一套功能完善的系統(tǒng)，再進(jìn)行細(xì)分來看，每個方案與工序就是各個獨(dú)立的子系統(tǒng)，在對后者實施可靠性優(yōu)化設(shè)計時，需要統(tǒng)一分析各種情況的影響，比如進(jìn)行加工的設(shè)備、工藝流程與操作者的專業(yè)素養(yǎng)等;只有做好了以上幾點(diǎn)，每個子系統(tǒng)設(shè)計的可靠性才能得到保證;最后一點(diǎn)，對每個子系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，按照相關(guān)規(guī)則與方法總結(jié)出總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標(biāo)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠钚拚?/p>

2.4機(jī)械工程產(chǎn)品的使用與維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計

對機(jī)械產(chǎn)品適當(dāng)?shù)木S修是極其有必要的，科學(xué)的維修保養(yǎng)可以極大地延長產(chǎn)品的使用壽命;功能健全質(zhì)量過關(guān)的售后服務(wù)是衡量一個公司水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。故而，機(jī)械產(chǎn)品供應(yīng)商需要重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品的售后服務(wù)與維修。通過使用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治龇?，編寫出合理的維修內(nèi)容與手段，為延長機(jī)械產(chǎn)品的使用周期做好制度上的準(zhǔn)備。對于機(jī)械工程產(chǎn)品而言，它自身具有的可維修性與可靠性，在某種意義上來講是相通的概念，嚴(yán)格來講，這里所說的可維修性其實就是可靠性上的一個指標(biāo)而已。當(dāng)研發(fā)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，必須第一步就要關(guān)注可靠性指標(biāo)，這是為了問題產(chǎn)生的時候可以進(jìn)行快速的維修。除此之外，還需要考慮成本上的問題，設(shè)計者需要遵循以最小的經(jīng)濟(jì)代價獲取最大的工作效益的原則。故而，十分有必要將可靠性優(yōu)化設(shè)計理論當(dāng)成首要的考慮因素;有一個合理的經(jīng)濟(jì)成本是進(jìn)行維修設(shè)計的關(guān)鍵所在。

2.5可靠性術(shù)語定義和故障碼編制

我們研究可靠性參考了一下美國約翰迪爾公司的拖拉機(jī)、發(fā)動機(jī)的管理模式，這個資料早期是從我們天工所老工程師他們最早翻譯過來的資料整理的。第一步就是要對名詞術(shù)語進(jìn)行重新定義，要有可操作性，不能按照我們行業(yè)致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障定義。對可靠性數(shù)據(jù)的分析，企業(yè)大部分是三包期的。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計來判斷是什么分布，建立什么樣的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行離合，對可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、評價，再把這個評價結(jié)果產(chǎn)品設(shè)計規(guī)劃部門。之后制定可靠性增長目標(biāo)、可靠性分解等。最后進(jìn)行一些數(shù)學(xué)驗證，后面的介紹就是按照這個思路來的。根據(jù)編碼要知道故障的數(shù)據(jù)是什么意思，你編碼編不好，你數(shù)據(jù)庫建立起來就困難。裝載機(jī)要分說發(fā)動機(jī)、ER系統(tǒng)、工作裝置等，ER系統(tǒng)再分，這樣往下來制定編碼規(guī)則。編碼有一級、二級、三級、四級。一級就是整機(jī)，包括故障的失效模式、嚴(yán)重程度、失效部位等。

2.6蒙特卡洛技術(shù)

蒙特卡洛法是一種純概率分析法，很少采用假設(shè)的分析方法，也無需求函數(shù)分布，所以精確度比較高。當(dāng)進(jìn)行多次模擬后，精確度會更高。在采用蒙特卡洛方法的時候，需要注意隨機(jī)變量的基本分布，產(chǎn)生隨機(jī)性好的隨機(jī)變量，合理地估計抽樣容量。

結(jié)束語

通過對工程設(shè)計中機(jī)械可靠性應(yīng)用方法的研究，我們應(yīng)該認(rèn)識到在實際操作的過程中，因為每一種方法的特點(diǎn)都不盡相同，所以要結(jié)合現(xiàn)實情況應(yīng)用不同的研究方法，以正確的科學(xué)技術(shù)作指導(dǎo)，使產(chǎn)品具有較高的可靠度，提高在未來的國際市場中的競爭力。

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