机械工程可靠性优化设计的研究

机械工程可靠性优化设计的研究

刘潇

哈尔滨电气国际工程有限责任公司

摘要：在现代社会发展中，人们对各种产品的品质要求越来越高，要扩大产品市场，就必须提高产品质量。机械工程的可靠性是机械产品在特定的工作环境下，能够在规定时间与特定条件下顺利完成规定功能的能力。人们重视机械的可靠性，判断一个产品的质量好坏的重要标准就是可靠性，只有具有高可靠性的产品，才能在这个充满竞争的市场中占有一席之地。

关键词：机械工程；机械产品；可靠性；优化设计；产品质量

一、机械工程产品可靠性优化设计必要性

1、满足市场发展需求

最近几年，伴随着社会经济的飞速发展，各种类型的机械工程产品不断涌入市场，使机械工程制造企业面临巨大的竞争压力。要想在激烈的市场竞争中立足，最重要的就是要持续提升企业自身的机械制造能力与机械生产水平，特别是对机械工程设备来说，要保证设备的质量和性能可以满足国家相关的规范和标准。基于目前社会发展新形势，要想达到企业发展目标，我们在机械工程产品生产制造过程中应该结合可靠性优化设计理念，结合相关的理论知识和设计方法，将机械工程产品的实用性和可靠性提升到一个新的高度，以适应市场发展的需要。

2、有利于提高产品质量

当前，在科学技术发展带动下，我国机械工程产品制造水平得到整体提高，不管是产品功能，还是产品结构，都在向便捷化、复杂化、智能化发展。所以，为了能够更好地满足市场多样化的发展需求，机械工程企业要重点加强产品可靠性优化设计研究，并根据企业自身情况，适当投入精力、物力、人力和财力，从而生产出品质更高的机械工程产品。

二、机械工程产品可靠性优化设计现状

从我国当前发展形势以及外部环境来看，尽管机械制造业的发展规模不断扩大，但是机械产品生产质量与国外发达国家还有一定的差距。尤其是在机械工程可靠性优化设计方面的研究，在很长一段时间内都处在一个缓慢发展的阶段，在经过了不断的努力之后，才获得一些进展，逐渐组建出专业的研究机构，也培养出更多的专业化技术人才。但是，从现实的角度来看，大多数的机械工程可靠性研究工作比较侧重于理论，缺乏相关的实践支持，从而造成了机械工程整体的发展质量不高，在行业发展方面难以起到促进作用。所以，我们应该认真对待机械工程产品可靠性优化设计问题，并采取各种措施加以改善。

三、机械工程产品可靠性优化设计常用手段

1、降额设计

在机械产品的追踪应用期间，常常需要采集大量的应用数据资料。通过多方分析研究后我们发现，在机械产品的实际使用中，故障率比较低的产品工作压力又要明显低于额定工作压力。所以，要想获得最优的降压方法，就必须通过不断反复进行试验，降低产品和零部件的平均应力，提高内部零件强度，这样才能有效提高机械产品的可靠性。降额优化设计的基本目标是确保每一个零部件所承受的应力都能保持在额定参数范围之内，在降低零部件自身应力的同时，为提高机械产品质量提供基本保障。

2、鲁棒设计

在机械工程产品可靠性优化设计方面，鲁棒设计方法起源于日本，主要是以数据分析为基础，并与产品不可用性相结合，以用户产生的损耗为中心，对设计可靠性进行评估。所谓损失，指的是产品流失的可用性与合格的可用性之间的比值，产品流失可用性越大，可靠性就回越低，这意味着产品的质量并不达标。因此，产品流失可用性有效降低的主要原因，也就是为提高产品质量，即做好产品设计的严格审核工作，提升产品材料质检力度，通过有效优化生产制造加工工艺，提高产品的整体可靠性。事实上，所有的机械产品都具有各自的敏感特性，这主要是因为产品使用年限、环境、制造加工等多种因素的制约。在产品生产制造的过程中存在着很多可变因素，比如高温、烟雾、粉尘等。产品在经过了很长一段时间的使用之后，内部结构容易发生变化，所以一些参数肯定也会发生变化，系统老化不可避免，导致产品敏感性增强，鲁棒设计能够有效降低产品敏感性。但鲁棒设计也有一些缺点，那就是资金成本消耗大，技术含量要求比较高。在经过我们不断深入研究，有关的专家认为，鲁棒设计最佳的应用途径是提高产品自身抗干扰的能力，保证鲁棒设计的应用效果，与机械工程整体可靠性的优化设计实施要求和标准相一致。

四、机械工程产品可靠性设计应用

1、设计环节

机械产品的设计是一个非常复杂的过程，以整个产品为出发点进行分析，将其视为整体设计，主要的设计方法有以下两点：首先，对产品整体系统进行了全面的了解，对产品各零部件的可靠性展开了详细的分析，就产品整体的可靠性进行猜测和评估，确保整体设计系统的可靠性可以满足设计要求。其次，针对产品整体可靠性加以分析，在各零部件设计时必须要达到相应的性能指标，才能保证产品整体可靠性。在进行单个零件设计时，结合根据国家有关规范的要求，针对不同零件采用不同的设计方法，对关键部分的零件进行了可靠性测试，从而提高产品的品质。

2、生产环节

要想让机械工程的产品质量提高，最重要的就是生产环节，所以必须对机械产品的生产环节予以足够的关注，并在可靠性优化设计方面上下足功夫。在确定产品生产工艺时，考虑成本问题，在预算成本允许范围内尽量选择更高规格的工艺，改善产品生产质量，从而确保机械产品的综合性能能够得到提升，以此来提升产品可靠性。在机械产品生产过程中，每一道生产工序都有其内在的关联，所以每一道生产工序都会对产品质量与性能起到至关重要的作用。所以，在开展机械工程的可靠性优化设计工作的时候，就需要综合考虑材料、设备等多重因素，根据实际情况建立相应的优化设计指标，并严格执行，从而保证最终产品的可靠性达到设计标准。

3、使用与维修

在机械制造类的产品中，有许多都是消耗品，这些产品的使用性能会随着时间的推移而有所降低，不管是哪一种类型的产品都受到使用寿命的影响，而影响产品使用寿命的并不单单是产品的设计本身，产品的后期使用和维修保养也会对其使用寿命造成很大的影响。如果在机械产品后期的使用过程中，能够按照要求对其进行适当的维修和保养，产品的使用寿命就会得到有效延长。随着产品使用时间的增加，购买新产品的数量就会降低，从而间接地降低了资源浪费清理，提高了资源利用率。要达到以上要求，产品设计人员应该根据实际情况，结合自身思维逻辑和以往的设计经验来确定产品维修位置以及相应的维修方式。而对于有经验的维修人员来说，他们可以用自己的维修方式来延长产品的使用寿命。所以，在进行机械工程产品使用与维修阶段的可靠性优化设计时，除了要考虑维修保养费用支出之外，还要考虑机械产品可靠性维护的便捷性和精确性。只有这样才能在产品出现故障时快速确定问题原因，并及时地加以解决，最终达到延长机械设备使用寿命的目的。

结束语

伴随着机械工程行业的发展，对相关机械产品的可靠性优化设计也将会有更高的要求，既要从实际需要出发，对产品设计方案进行全面的改进，又要引入可靠性理论和有关技术，保证所设计产品的可靠性可以满足相应的规范标准要求。同时，也要合理控制产品设计成本以及设计周期，保证产品的经济性与合理性，从而进一步提升机械工程产品设计质量，更好地满足机械工程行业可持续发展的需要。

参考文献

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