劉峰　王慶鑫　趙秉祝

摘? ? 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械工程提出了更高的要求，機(jī)械工程產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，對(duì)產(chǎn)品可靠性有較高要求，需要從多角度出發(fā)，對(duì)產(chǎn)品可靠性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先對(duì)機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)存在的不足。在此基礎(chǔ)上，研究機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出幾點(diǎn)具體的優(yōu)化方法，以期促進(jìn)其產(chǎn)品質(zhì)量水平的提升。

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

1? 引言

我國機(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)化的現(xiàn)狀

我國機(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，我國機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性研究仍落后與西方發(fā)達(dá)國家，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?；蛞虍a(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)周期較長，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)踐的全過程中，與產(chǎn)品制造、安裝、使用及維修緊密結(jié)合起來，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。

3? 機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)原理

3.1? 機(jī)械可靠性定量設(shè)計(jì)方法

機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的定義是指借助可靠性試驗(yàn)并且對(duì)可靠性數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行分析，再通過物理學(xué)方面的研究來確定試驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)，以達(dá)到提高試驗(yàn)產(chǎn)品的整體品質(zhì)和性能的一種方法。憑借此方法，不僅可以在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段就確定好產(chǎn)品需要參照的可靠性指標(biāo)，還可以確定機(jī)械產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件的具體性能和具體的使用年限。機(jī)械可靠性定量設(shè)計(jì)方法是指，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段，應(yīng)用合理的概率方法、考慮機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)效概率以及可靠度對(duì)機(jī)械應(yīng)力和機(jī)械強(qiáng)度等隨機(jī)變量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。之后再應(yīng)用計(jì)算出的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)械的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。

3.2? 機(jī)械可靠性定性設(shè)計(jì)方法

在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，從之前的成功或失敗中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免出現(xiàn)之前發(fā)生過的問題。具體來看，就是在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的階段，先預(yù)估投入使用這些機(jī)械產(chǎn)品后可能會(huì)出現(xiàn)的各種問題，并且分析考慮會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品的使用過程因素，再對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的改進(jìn)，減少影響機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行的不良因素所帶來的影響。

3.3? 機(jī)械工程的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論

在工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)在隨機(jī)性之外，模糊信息對(duì)于工程而言也是至關(guān)重要的。故而，在以往的可靠性理念中，概率論和模糊理論是對(duì)不確定問題的最好闡釋。但是以上方式如果要追求精準(zhǔn)性，就必須要有足夠龐大的數(shù)據(jù)支撐，計(jì)算量極為龐大。在各項(xiàng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，研究人員提出了結(jié)構(gòu)概率，模糊，非概率混合可靠性模型，這是對(duì)現(xiàn)有信息的一種綜合，可以更加系統(tǒng)、全面地表征真實(shí)的安全情況，為以后的設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4? 機(jī)械工程中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

4.1? 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)過程，為了確保該零部件能夠滿足國家制定的標(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?？煽啃詫?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。

4.2? 產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)

機(jī)械工程產(chǎn)品的整體質(zhì)量要想獲得提升，就需要從制造環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，機(jī)械產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)需要投入足夠的重視，尤其是在可靠性能優(yōu)化這一方面。在加工工藝中，需要選擇比較高的技術(shù)水平，提升技術(shù)規(guī)格，這樣就可以有效地提高機(jī)械制造的整體水平。機(jī)械產(chǎn)品制造的每一個(gè)流程都相當(dāng)關(guān)鍵，可靠性優(yōu)化的設(shè)計(jì)需要兼顧加工材料以及設(shè)備等方面，在全面考慮的基礎(chǔ)上才可以制定出一套真正行之有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4.3? 使用維修階段

機(jī)械制造產(chǎn)品有一些屬于損耗品，所有的產(chǎn)品都具備使用壽命，使用壽命不僅與產(chǎn)品的本身設(shè)計(jì)有關(guān)，同時(shí)還與產(chǎn)品的后期使用以及保養(yǎng)情況有關(guān)，如果后期在機(jī)械產(chǎn)品的維修階段采取了正確的維修方式，那么就可以有效地延長設(shè)備的使用壽命，這就相當(dāng)于大幅度增加了對(duì)資源的利用率。而要想達(dá)到這一點(diǎn)就需要相關(guān)的工作人員從實(shí)際情況出發(fā)，通過自己的思維和邏輯判斷明確產(chǎn)品需要維修的部位和具體的維修方法。經(jīng)驗(yàn)豐富的維修人員可以通過優(yōu)秀的維修手段大幅度提升一些產(chǎn)品的使用壽命。因此，在機(jī)械工程維修的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，不僅要控制維修的費(fèi)用，同時(shí)也要考慮到可靠性維修的準(zhǔn)確性。這樣產(chǎn)品如果發(fā)生故障，問題點(diǎn)也會(huì)很快被發(fā)現(xiàn)并且及時(shí)得到糾正，這樣就可以達(dá)到延長機(jī)械產(chǎn)品使用壽命的要求。

4.4 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與可靠性相結(jié)合設(shè)計(jì)

當(dāng)前的可靠性設(shè)計(jì)理論不僅缺少數(shù)據(jù)支撐，而且即便是一個(gè)小的結(jié)構(gòu)，它也存在多種失效模式，因此對(duì)于簡(jiǎn)單零件是不建議使用可靠性概率設(shè)計(jì)的;以往的安全系數(shù)法縱然有著多項(xiàng)不足，但是相對(duì)而言更加直觀、便捷。并且，在多種工況下都能保障產(chǎn)品可靠性，有著一定的運(yùn)用價(jià)值。現(xiàn)在使用概率設(shè)計(jì)法來完善安全系數(shù)法，使用各項(xiàng)成熟的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算，然后將理論計(jì)算值與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建立可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，為今后設(shè)計(jì)帶來參考。

5? 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)是一種能夠達(dá)到提高試驗(yàn)產(chǎn)品的整體品質(zhì)和性能的方法。為了保證機(jī)械產(chǎn)品的正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)一定要計(jì)算其可靠性指標(biāo)，才能保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。本文分析了機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方式的原理、機(jī)械可靠性的具體設(shè)計(jì)方式以及機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方式的實(shí)際應(yīng)用。對(duì)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方式廣泛應(yīng)用，有助于相關(guān)企業(yè)更好地在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永.淺談機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與發(fā)展[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（7）：60～61.

[2] 冉朝光，楊杰，李萌.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法的發(fā)展與研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2015（5）：177～178.

[3] 孫華巖.機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（15）：36～37.

[4] 高金梅.確保機(jī)械工程產(chǎn)品可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江科技信息，2015（10）：111.