简论机械工程机械工程可靠性优化设计

【摘 要】:随着我国经济和科学技术的快速发展，我国的机械制造业也取得了长足的进步和发展，在我国各个领域的经济建设工作中，机械工程占有十分重要的地位，是我国经济发展的重要之处，正是因为这样的情况，使得机械工程的可靠性优化设计变得更加的重要。因此，为了能够进一步提高机械工程的可靠性，加快经济发展的步伐，我们就必须要加强对机械工程可靠性优化设计这一问题的研究。
【关键词】：机械工程；可靠性；优化设计
引言
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。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。

一、机械工程产品的可靠性优化设计现状分析

当今社会人们对产品要求越来越高，于是产品的可靠性便显得越加重要，如今的产品可靠性设计水平已经到达了一个很高的层次，发展观念也不断更新，这是一个产品制造的全新的阶段。由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二十世纪八十年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。国内教育部门大多未设置可靠性研究方面的课程,目前只有为数很少的高等院校有设置可靠性研究方面的课程，绝大多数院校都没有这方面的相关课程，这就造成了我国可靠性研究人才的大量缺乏。国内企业对可靠性研究不够重视，觉得可靠性研究可有可无，对整个生产制造产生不了多大影响。但是，对可靠性研究不够重视，势必会导致在未来的竞争上输给对手，从而彻底丧失与之竞争的能力。

二、关于可靠性设计的一些问题

要想弄清楚什么是可靠性优化设计，我们就必须要先了解什么是产品的可靠性。一般来说，产品的可靠性就是指在规定的条件与时间之内完成规定的任务或者实现固定的功能。这里的产品既包含作为单位研究的研究对象，又指各个参与实验的系统、元件或者设备等，在特殊情况之下，我们还可以将人的作用也包含进去。
在进行可靠性优化设计的过程中，我们必须要以已知的技术和理论为基础，根据日后的实际需要和可能会发生的情况优先考虑产品的可靠性要求，通俗一点的讲，就是要在满足产品费用、性能以及时间等条件之下，确保产品能够满足可靠性的要求。对于产品的

摘自：硕士论文格式www.udooo.com

可靠性优化设计来说，其是一个多技术、多学科融合的新型技术，既包含价值工程、系统工程的知识，又具有工程心理学、计算机技术以及质量控制技术的相关内容。虽然其名称是产品可靠性优化设计，但是其并非只是存在于产品的设计阶段，在产品的制造阶段、使用阶段以及管理和维护等阶段都会涉及到产品的可靠性优化设计。也正是因为这样的情况，其在机械工程中有着十分广泛的应用。
在多种历史原因的综合影响之下，我国机械制造业的整体水平要地域西方发达国家，而机械工程的可靠性优化设计也更为落后。虽然上世纪80年代末期由于国家和企业的重视，可靠性优化设计得到了一定发展，个别企业还组建了专职于可靠性优化设计的研究机构，培养了一批具有较高专业素质和扎实专业知识的人才并制定了一系列关于可靠性优化设计的工作标准，但是随着时间的推移以及社会和科学技术的发展，这些机构和标准都渐渐的变得陈旧了。因此，对于我国的可靠性优化设计来说，其具有一定的基础和实力，但是仍旧与发达国家存在着较大的差距。

三、机械工程中的可靠性优化设计

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。

1、存在于设计环节之中的可靠性优化设计

机械工程的设计工作与一般的产品设计的工作有着本质上的区别，其可以被分成两个方面：一方面是整体装配设计；一方面是组装零件设计。在进行机械工程整体装备可靠性优化设计时，我们可以将其看成是一个整体，而其设计工作则可以被分成两大方面：首先，工作人员必须要对整个系统有一个全面细致的了解，要全面分析并掌握各个零部件可靠性的程度，并要以此为基础推断整体的可靠性程度。这一工作就是我们常说的整体设计可靠性预测工作，在进行这项工作时，必须要确保所获得预测结果满足设计的指标。其次，要将整体对可靠性的要求划分到各个零配件之上，只要确保每一个零件都能够满足可靠性的要求，既能够确保机械工程的整体能够满足可靠性要求。目前，常用的可靠性分配法有以下几种：再分配法、比例分配法、等分配法以及综合评分分配法。
在进行单个零件的可靠性优化设计时，必须要确保所挑选的零件符合国家的相关规定并且已经在实际生产中有了大量的应用，零件的重要性不同其所选择的设计方法也不相同，对于处于重要部位的零件来说，其必须要进行可靠性试验且要通过可靠性试验。除此之外，还必要反复的修改和验证产品的可靠性，直至所获得可靠性的检测结果符合可靠性优化设计的要求为止。
在完成整体设计和零件设计之后，需要进行人机系统的设计工作，在这方面所考察的重点是操作的适应性设计与舒适性设计。

2、存在于机械工程制造过程中的可靠性优化设计

要想确保机械工程的质量符合相关的标准，那么我们就必须要加强对制造过程的掌控，因此，在机械工程的可靠性优化设计中，制造过程的可靠性设计就变得十分重要了，除了要确保所使用的加工设备具有极强的可靠性之外，还必须要妥善的选择加工的工艺以及工艺的流程。从某一角度上来说，我们可以将制造机械工程所使用的工艺看成为一个系统，这样在这一工艺所涉及到的工序以及工艺方案都能够被看成是一个个的子系统。在这样的情况之下，我们在进行各个子系统的可靠性优化设计时，就必须要对各个方面的因素进行充分的考虑和研究，诸如：加工材料、所使用的加工设备以及参与工作的人员的素质等，这样才能够更加准确的确定出各个子系统的可靠性指标。在确定了各个子系统的可靠性指标之后，我们就可以通过合理的工作方法确定出整个系统的可靠性指标。

3、存在于使用和维修过程中的可靠性优化设计

维修工作时影响产品寿命周期的重要工作，良好的维修工作能够有效的延长产品的寿命周期，反之则会降低产品的寿命周期。因此，在面对存在于维修过程中的可靠性优化设计时，我们应该使用逻辑分析决断法，以实际情况为基础确定维修的内容和维修方式并按照机械工程和以确定的维修内容、方式来确定产品的合理使用寿命。
如果将机械工程的可靠性与其可维修性进行对比，我们就会发现这两者之间存在着巨大的相似性，正是因为这一特点，我们将机械工程的可维修纳入了评定其可靠性的评定指标当中。机械工程维修性能必须要在对其进行设计的过程中就给予充分的考虑，这样才能够更好的发现产品的故障并确保故障零件能够更加便捷、快速的更换。此外，在进行机械工程维修可靠性优化设计工作时，我们还必须要对维修费用的问题进行充分的考虑，再设计的过程中，设计者必须要遵循“费用最低、性能最高”的原则，确保能够用最低的费用换取最高的可靠性水平，要尽可能的缩短故障发生到发现故障的时间。由此可见，以可靠性优化设计理论为基础的机械工程的维修性是极其重要的，合理且经济的维修规则能够有效的提高机械工程设计的科学化和现代化程度。
结束语
对于常规的机械工程优化设计来说，其在设计的过程中并没有充分考虑可靠性的各个质变，因此不能够很好地反映机械工程在运行过程中的真实情况，而对于可靠性优化设计来说，其并没有考虑重量、体积等指标。因此，在面对机械工程的设计问题时，如果仅采用常规的优化设计或可靠性优化设计是不能够达到理想的设计效果的。因此，在进行机械工程的设计工作时，我们必须要将可靠性优化设计同常规设计结合起来，这样才能够更好地弥补彼此的不足之处。
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