关于机械工程的可靠性优化设计李云涛

关于机械工程的可靠性优化设计李云涛

李云涛

山东华兴钢构有限公司山东省滨州市博兴县256500

摘要：近年来，随着我国科技水平的不断提升，各行各业都得到了不同程度的发展。尤其是工业机械水平的提升，使得我国机械制造领域发生了巨大的变化。为了促进我国机械工程的进一步发展，获取更多的经济效益和社会效益，应当对机械工程的可靠性进行优化。机械可靠性优化设计是一项非常重要的系统性研究领域所在，应当引起我们足够的重视。本文从探讨机械工程可靠性优化设计的现状出发，详细阐述了这项系统的常用的设计方法以及具体的应用。

关键词：机械工程可靠性；优化设计；应用

引言

随着社会的进步与科学技术的发展，机械工程在我国经济中的地位也越来越重要。人们对机械工程设计的要求越来越高。然而，我国的机械工程制造业相对于西方发达国家还存在一定的差距，比如机械工程的可靠性优化设计往往注重理论而没有很好的把理论应用到生产实践中去。

1机械工程产品的可靠性优化设计现状分析

随着社会的不断发展，科学技术的进步推动着产品的更新与换代。人们生活水平的逐渐提高，对于产品的多功能性与可靠性提出了更高的要求。在科技水平不断提高的背景下，现有生产过程中所产出的机械工程产品的结构呈现出复杂化的特点。不但各式各样的优秀工艺被应用到生产制造中，而且产品的更新速度也在不断的加快。产品的结构复杂化特点，对于机械工程的可靠性设计提出了更高的要求。具体来讲，可靠性主要是指在特定要求的状态下，产品能够实现特定功效的水平。在机械制造领域中，生产单位要想生产出符合客户需求的产品，首先应当展开细致的规划设计，对于产品设计过程中潜在的问题要进行严格的控制，从而有效提升其稳定性，实现预期的目标。

2机械工程可靠性设计的常用方法

2.1概率设计法

这是一种应用概率设计理论进行机械零部件及构件设计的方法，它的基本原理是将原材料性能、荷载、强度以及零部件尺寸等条件全部视为属于某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作为基本运算公式，然而运用机械零部件传统的设计计算模型，获得给定可靠度下的零部件尺寸或是给定尺寸下零部件的可靠度及其相应寿命。该方法的设计核心是将设计变量当做随机变量，并借助应力强度干涉模型来确保设计出来的零部件达到指定的可靠度指标要求。

2.2稳健性设计法

由于机械设备会被应用在各种环境下，做好产品稳健性设计也是提高机械产品可靠性的重要方式。该种设计方法主要是保证在产品制造过程中不会因为外部环境的变化而变得过于敏感，虽然设备参数出现了变化但仍然能继续工作。这种设计方法的基本原理是通过统计分析来得出产品质量可用性对用户造成的损失，这种损失主要是通过产品功能性和产品目标之间的比值来体现的，比值越大，那么用户受到的损失就越多，这也就表明产品质量存在着很大问题。通过稳健性设计能够通过改善材料以及提高生产工艺来改善机械产品的质量。

2.3降额设计法

所谓降额设计法指的就是在零部件生产的过程中通过降低其应力或者是提高其整体强度来达到额定应力的一种方法。零部件是机械设备中的基本构成要素，其应力大小直接关系到设备的使用有效性，通过大量的工程实践证明，如果零部件能够长期在低于额定应力的情况下工作，就能够减少故障发生率，进而提高设备的可靠性。

2.4预防故障设计法

该方法主要是通过大量的工程实践以及行业内的相关信息，总结出机械设备可能出现的各种故障，并提前最好应对措施，控制机械设备发生故障的几率，进一步提高设备的可靠性。工作人员在长期生产机械设备的过程中，往往会面临各种故障问题，通过总结这些经验，并结合机械产品设计的相关规范，运用可靠性方法来做好机械产品故障预防设计工作。该种方法也是当前保证机械产品可靠性的有效途径之一。

3可靠性优化设计在机械工程中的应用

产品的可靠性优化设计主要是以产品功能的可靠性使用为目的应运而生的产物。在机械产品的整个生命周期中，可靠性优化设计始终都在发挥着重要的作用。

3.1机械工程产品设计环节的可靠性优化设计

在机械工程的产品设计阶段，装配整体设计以及零件组装设计是非常重要的两个环节。因此，在进行机械产品的可靠性优化设计时，应当将它们看作是一个整体来进行设计。主要的设计方法可以大致分为以下两个方面。

其一，预测整体设计可靠性法。这种方法，主要是通过对于构成机械的各个零部件的可靠性进行相应的分析，并由此推断出该机械整体的可靠性程度。通过合理的预测，有助于在设计阶段采取相应的处理措施，从而提高机械工程的可靠性。

其二，分配整体设计可靠性法。在实际的设计过程中，该方法的应用具体表现为，根据机械工程的可靠性优化设计的整体要求，将总体指标进行分配，使得各个零部件的设计都有具体的可靠性指标要求。可靠性分配方法还可以再次的细分，包括：再分配、等分配、比例分配和综合评分等多种分配法。

3.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计

在机械工程产品的制造过程中，如果制造环节未得到严格的管控，那么产品的最终质量将会受到一定的影响，产品的可靠性也难以得到保障。因此，要想提高整个工艺流程的可靠性，首先应当提高该流程中所涉及到的各个子系统的可靠性。只有做好每一个子系统的可靠性优化设计，才能选用科学合理的方法提高整个系统的可靠性。

3.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计

正确的使用机械工程产品，并且在使用过程中运用科学合理的方法进行维修，是延长机械工程产品使用寿命的重要保障。通过采用有效的逻辑分析法，制定出规范的维修内容以及维修方式。对于机械产品的使用寿命也要进行合理的规划，保证机械产品具有可维修性与可靠性。

结束语

在传统的机械工程优化设计过程中，通常只考虑产品的重量、体积、成本等方面的优化，对于产品可靠性方面的考虑比较少。这样不仅能够保证所设计出的机械产品更加具有可靠性，而且还能最大限度地满足人们对于产品的实际要求，从而实现更多的经济效益和社会效益。

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