关于机械工程的可靠性优化设计

关于机械工程的可靠性优化设计

韩圆圆

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摘要:随着我国机械制造业的不断发展，人们对机械工程提出了更高的要求，为了更好地满足这个行业的发展需求，借此提高机械工程所带来的社会效益和经济效益，机械工程的可靠性就需要加强，以促进该行业的发展水平不断提升。文章主要围绕机械工程的可靠性优化设计进行分析，以供参考。

关键词:机械工程:可靠性:优化分析

1机械工程与可靠性优化设计

可靠性，通常是指在-定时间范围内和既定的使用条件之下，能够实现设计中的各项功能，相应的，机械工程的可靠性就是指，机械工程的加工设备和加工产品在一定时间范围和既定条件下能够符合设计中的各项功能标准。

机械工程在设计阶段、制造阶段以及使用维修养护阶段中，由于材料具有一定离散性，且在机械生产加工过程以及制造装配过程也可能存在相应的误差，在这种情况下，机械加工产品和加工设备在功能实现方面往往会存在--定的固有随机性，之所以要进行可靠性优化设计，就是要解决这种固有随机性，根据相关统计数据可以得知，优化设计对于机械工程产品的质量贡献率高达78%， 而机械加工生产以及制造装配环节对于产品质量和功能性的贡献率只达到19%左右，产品的最终使用与维修养护对于产品质量和功能的贡献率占据3%左右，由此可见，机械产品的设计最终决定了产品的功能与质量等级。

可靠性优化设计当前被广泛应用在机械工程产品设计领域当中，在设计过程中，需要合理应用各种参數变量，求属于高等机械设计范時。在进行机械设计时，机械产品的结构设计、零部件应用功能以及其强度性能都是比较关键的评价指标，对于常规意义的机械设计来说，安全系数是重要的参照指标，在符合该指标的基础之上，才能进行后续的强度及结构受力设计。机械工程可靠性优化设计是指，建立在常规机械设计基础之上，综合考量产品结构尺寸、性能、荷栽等多种参数，更好的解决常规机械设计中显存的结构性能不足、材料利用率不达标等间题，应用可靠性优化设计方法能够显著提升参数选择的科学性和准确性，本质上属于常规机械设计的升级版设计模式。

在机械工程可靠性优化设计时，能够借助计算机模拟系统和非线性计算方法，从现有设计方案中选择最为合适的设计方案。这种设计是将理论计算替代经验计算，将精确计算替代近似计算，将普通设计替换为最佳设计的机械产品设计方法。通过将机械工程可靠性设计与机械工程优化设计方法有机融合，并应用与机械工程设计生产的各个阶段中，就是机械工程可靠性优化设计。利用此种方式设计出的机械产品，能够最大限度满足功能质量需求。

2可靠性优化设计方法分析

2.1鲁棒性设计法

鲁棒性设计方法是以统计分析法作为理论基础，将机械产品的不可用性给用户造成的损失作为评判标准，来对产品的可靠性进行分析。其中的损失主要是指产品合格可用性与产品流失可用性的比值，其中流失可用性越大，产品的可靠性越差，也就代表产品的合格性越差，表明机械产品的质量存在问题。因此，提升机械产品可靠性的重点是降低产品的流失可用性，此种设计方式主要通过严格控制产品设计方面的审查，强化机械材料质量检测，优化机械产晶加工工艺等方式实现产品可靠性优化设计。

2.2预防故障设计法

预防故障设计法是指对同类机械产品发生的故障经验实施分析，进而对机械产品进行加工，尽量降低相应故障的发生频率，降低事故发生的可能性，此种可靠性优化设计法应用频率较高，例如，想要对机械工程中产品的某部分实施预防故障设计设计，可以从选材问题着手实施控制，参照过去同类机械产品的相关参数，最终选定最为可靠的产品制作材料，最大限度降低产品的故障发生率，提升可靠性。

2.3降额设计法

降额设计法是指，通过降低机械产品相关零部件的应用应力，将应力调整到其原有额定应力之下，最大限度避免故障的发生，进而实现可靠性优化目标。通常情况下，绝大多数的机械产品运行过程中的应力如果低于其原有额定值，此时的产品可靠性为最高。但是，由于使用应力的下降程度很难进行精准控制，必须经过多次试验论证才能明确精准数值，以此此种设计方法的应用存在较大局限性。

3机械工程的可靠性优化设计分析

3.1机械工程产品设计阶段的可靠性优化设计分析

对于机械工程来说，产品的制造阶段需要进行零件组装以及产品的整体装配，在此过程中进行可靠性优化设计时，要将机械产品的零部件设计工作和零部件的组装视为一个整体，然后对这个整个实施可靠性优化设计。设计人员要分;析机械产品的功能特点，对产品各个组件实施可靠性分析，最终结合所有零部件的可靠性分析结果，明确产品的可靠性等级。在这一阶段中，设计人员必须要保证产品可靠性预测的准确性。此外，设计人员要科学设置机械产品的各项参数指标，根据机械工程产品生产的可靠性技术标准，完成指标参数配置，充分优化产品零部件的可靠性等级。

通常情况下，该阶段在进行可靠性优化设计时，可依照等分配、再分配以及比例分配等评分机制实施设计，将机械产品的单个零部件作为对象进行设计时，要确保参数指标能够符合相应设计要求，对于机械产品中不同类型的零部件，要做好参數分配，及时调整修正，对于新型机械产品来说，在进行产品的设计之前必须对其进行可靠性试验，明确其性能，确保值满足设计标准，在整个设计阶段，设计人员需要反复验证，大量测算分析，并进行参数修正，才能保证产品设计的可靠性。

3. 2机械工程产晶制造阶段可靠性优化设计分析

在机械工程产品的生产制造阶段进行可靠性优化设计时，要重点控制机械产品部件材料质量以及其生产加工精度，以确保整个生产制作环节的产品零部件完成可靠性优化，尽量抵制外部因素对其造成的不良干扰，提升机械加工工艺水平，规范机械产品的制造流程。设计人员可以将机械产品的加工制造流程视为-一个控制整体，将机械产品的功能应用与产品设计标准作为基础要求，对其处理流程和加工材料实施综合分析，全面提升产品制作的可靠性优化效果，此外技术人员要针对机械产品生产流程中的各个子系统进行综合分析，然后采用优化控制手段进行分析调整。

3. 3机械工程产品使用维修阶段可靠性设计分析

设计人员在机械工程产品使用维护阶段进行可靠性设计分析时，要制定科学可行的产品维修养护方法，尽量延长产品的使用和服务年限。与此同时，设计人员要注重产品的维护费用控制，在尽量节省维护成本的情况下，最大限度优化机械产品的可靠性。

4结语

综上所述，机械制造业当前日趋强大，井朝着更复杂、更深度的方向发展，对产品进行可靠性优化设计将会变得越来越频繁，这是现代企业发展的必然趋势。在此过程中，需要重视提高机械工程的可靠性优化设计，以此保证使用质量与使用的安全性，进一步为人们的生活质量提高助力。

参考文献

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