关于机械工程的优化设计 

关于机械工程的优化设计 

郭晓春,陈小勇

  广东聚德机械有限公司

摘要：近几年来，伴随着科学技术的进步，各个行业都有了一定的发展。特别是随着工业机器的发展，国内机器制造业也随之产生了翻天覆地的变化。在此基础上，提出了一种新的、有针对性的、有针对性的设计方法。机械可靠性的优化设计是一个值得关注的、系统的研究课题。文章从分析目前在机械工程领域中，可靠性优化设计的现状入手，对该系统的一般设计方法和具体应用进行了详细的论述。

关键词：机械工程可靠性；优化设计；应用

引言

随着社会和科技的不断进步，机械工程在国民经济中的作用日益突出。对机械设计提出了更高的要求。但是，与西方先进国家相比，我国的机械工程制造业仍有一些不足之处，例如，在机械工程的可靠性优化设计中，更多的是侧重于理论，而不是将理论运用到实际中去。

1机械工程产品的可靠性优化设计现状分析

在科技进步的驱动下，产品的升级是伴随着社会的发展而来的。随着人们生活水平的不断提高，对其功能和可靠性的要求也越来越高。随着科学技术的发展，以目前的生产工艺为基础的机械工程产品的结构越来越复杂。不仅各种优良的技术被广泛运用于生产和生产，同时，我们的产品也在不断地更新。由于产品结构的复杂性，使其在机械工程中具有较高的可靠性。更确切地说，可靠性主要是指在某一特定需求的条件下，该产品可以达到某一特定效果的程度。在机械制造领域，要想生产出满足客户要求的产品，就必须进行详细的规划设计，对产品设计中的潜在问题进行严格的控制，以提高产品的稳定性，达到预期的目的[1]。

2开展可靠性优化设计的原因简述

2.1社会发展所需

近几年来，我国的经济、科技等都得到了飞速的发展，现在市场上的产品种类繁多，因此，广大群众对产品的质量标准也有了更高的要求。此外，由于人们的观念发生了改变，人们对质量、性能的要求要比对其外表形象的要求高得多。因此，对于有关企业来说，要想获得稳定的发展，就必须积极进行可靠性设计工作，这也是我们进行这项设计的主要原因。

2.2提高产品质量的可靠性

在此基础上，以不断降低产品的售后维护率，降低消费者的产品品质抱怨，从而构建出一套适合于公司未来发展的品质能力[2]。

2.3科学与技术的需求

新世纪以来，随着科技的飞速发展，人类的生活也发生了巨大的改变。其中最典型的例子就是机械产品的开发。从一方面来说，它的升级让产品拥有了更多的功能，但是从另一个角度来说，这也意味着生产它的人要花费更多的时间和精力来保证产品的性能，也就是产品的可靠性。因此，一种可靠性优化的设计方法就出现了。

3常见的机械系统可靠性设计方法

3.1概率设计法

这是一种利用概率设计理论对机械零部件及构件进行设计的方法，其基本原则是将原材料性能、荷载、强度以及零部件尺寸等条件都看作是一种概率分布的统计量，并以通用的广义应力强度干涉模型为基本运算公式，通过机械零部件传统的设计计算模型，得到给定可靠性下的零部件尺寸，或者在给定尺寸下零部件的可靠性以及其对应的寿命。其核心思想是，把设计参数作为随机变量，利用应力-强度干扰模型，使所设计的零件满足规定的可靠性指标[3]。

3.2稳健性设计法

机械装备的使用环境多种多样，因此，对其进行稳健性设计是提高其可靠性的一个重要途径。这种设计方法的目的是为了使产品在生产中不受外界环境的影响，即使发生改变，也能正常生产。该设计方法的基本原则是采用统计分析的方式，得到产品质量可用性给用户带来的损失，这种损失主要表现为产品功能与产品目标的比值，比值越大，则意味着用户遭受的损失就越大，说明产品质量有很大的问题。稳健性设计不仅可以改进材料，还可以改进制造过程，从而提高机器产品的品质。

3.3降额设计法

降额设计法就是在零件的制造过程中，通过降低零件的应力或提高零件的总体强度，使其达到额定应力。零件作为机械装备最基本的组成部分，其应力水平与装备的服役性能密切相关，多项工程实践表明，若零件能在设计应力水平下长时间工作，将会降低装备的失效概率，从而提升装备的可靠性[4]。

3.4预防故障设计法

这种方法主要是利用大量的工程实践和在行业中获得的有关信息，对机械设备有可能存在的各类故障进行归纳，并在此基础上进行最好的处理，从而对机械设备发生故障的概率进行控制，从而进一步提升设备的可靠性。在长时间的机械设备制造中，工作人员经常会遇到各种各样的故障，在对此进行总结的基础上，根据有关的机械产品设计标准，利用可靠性的方法，进行了机械产品的故障预防设计。这也是目前保障机械产品可靠运行的一种行之有效的方法。

4可靠性优化设计在机械工程中的应用

产品可靠性的优化设计正是为了使产品能够可靠地发挥其功能而产生的。可靠性优化设计一直是机械产品寿命周期内的一个关键问题。

4.1机械工程产品设计环节的可靠性优化设计

在机械工程中，部件组合设计和部件组合设计是产品设计中的两大关键步骤。所以，要把这些因素作为一个整体来考虑，就必须把它们作为一个整体来考虑。其主要设计思路可概括为两种。

一是总体设计可靠性预测方法。这一方法，主要是在对组成机器的每一个零件的可靠性进行相关分析的基础上，得出整个机器的可靠性。对其进行合理的预报，有利于在设计时及时采取对策，以达到改善设备可靠性的目的。

二是分配整体设计可靠性法。在实际设计中，这种方法的运用体现在，按照机械工程中对可靠性优化设计的总体要求，对总体指标进行合理的配置，使每一个零件的设计都具有特定的可靠性指标。可靠性分布方法又可分为：重分布、等分布、比例分布、合成分布等分布。

4.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计

在机械工程产品生产过程中，若不能对各生产环节进行有效控制，不仅会对产品的质量产生影响，而且很难保证产品的可靠性。所以，要提高全流程的可靠性，就必须从提高全流程各子系统的可靠性入手。对各子系统进行了可靠性的优化设计，并选择了一种科学、合理的方法来提高系统的可靠性[5]。

4.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计

机械工程产品的正确使用和维护，是提高其使用寿命的关键。运用有效的逻辑分析方法，制订出标准的维护内容和维护方法。同时，还应对机械产品的寿命进行合理规划，以确保其可维护性和可靠性。

结语

在机械工程的传统优化设计中，往往仅关注产品的重量、体积和成本，而很少关注产品的可靠性。这样既可以保证所设计出来的机械产品的可靠性，又可以最大程度的满足人们对产品的实际需求，进而产生更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]丁盛.机械工程可靠性优化设计[J].科技创新与应用，2014，05：88.

[2]徐长思.机械工程可靠性设计的发展与应用[J].装备制造术，2013，11：82-83+88.

[3]潘爽.浅谈机械产品可靠性设计[J].电子机械工程，2006，22（1）：7-10.

[4]张义民，黄贤振.机械产品研发的可靠性规范[J].中国机械工程，2010（23）：2773-2785.

[5]张立博．探讨机械工程的可靠性优化设计[J]．工程技术与产业经济，2012（03）：63-64．