机械工程的优化设计

张永杰

摘要：随着我国经济的快速发展，工业机械化程度越来越高，这就给机械制造业带来更多挑战，我们必须考虑到机械工程的可靠性设计，这样才能够使工业得到发展，进一步促进我国机械制造业的市场竞争能力，尽快实现与世界接轨。本文对机械工程的可靠性优化设计进行解析，有一定的参考价值。

关键词：机械工程;可靠性;优化设计

前  言

机械工程的可靠性优化设计是机械工程赖以发展的重要组成部分，只有在机械工程的设计中综合考虑可靠性与优化设计，并将两者的优势有机结合在一起，方能取得理想的设计效果。当前人们对机械工程产品的可靠性优化设计的要求变得更高;目前，机械工程产品正日趋大型化与复杂化，因此，机械工程产品的可靠性优化设计的方法的应用也将会变得更广泛。

一、机械工程产品的可靠性优化设计现状分析

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。

机械制造产业在进行可靠性设计时，应该在满足产品生产成本、效率的基础上，尽可能地保证产品的设计能够达到可靠性的程度。当前所说的可靠性设计涉及的范围是比较广泛的，除了一些传统的设计技术之外，还与很多学科有联系，例如计算机工程、环境工程等，所以我们应该尽可能地集中多方面的学术学科来发展可靠性设计。可靠性设计不仅在产品设计的过程中被应用，在生产的过程中也会有所涉及。所以，可靠性设计不仅在工业中被应用，在航空、军事等领域也被广泛使用，取得了很好的效果。

二、可靠性设计在机械中的应用

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.设计环节的可靠性设计机械产品设计

主要包括两个方面，一个是整体装配设计，一个是组装零件设计。对于整个产品来说可以被当做一个整体设计，具体有两种设计方法：一种是先对产品的整个系统进行全面的了解，并对产品每个零件的可靠性进行细致地分析，进而推测出整个产品的可靠性，而且必须保证整体设计的可靠性能够满足相关设计的标准;一种是把对整体可靠性的分析分别落实到各个零件的设计中去，当零件的可靠性设计满足相关指标，就能够保证整个产品的可靠性。当我们进行单个零件设计时，我们应该选择使用那些符合国家相关规定的或者在市面上大量使用的零件，同时还要对不同重要性的零件使用不同的设计方法，特别是关键部位的零件一定要进行可靠性测试。为了保证产品的质量和可靠性，我们应该多次的进行测试直到达到标准。

2.制造过程的可靠性设计

制造环节是保证整个产品质量的关键，所以我们必须重视对制造环节的可靠性设计。在进行制造环节可靠性设计时，我们不仅要重视对加工设备的可靠性设计还要重视加工工艺和流程的科学选择。如果我们把整个产品加工过程理解为一个系统的话，那么加工中的任何一个工艺和流程都是系统中的子系统。产品制造工艺流程是一个完整的系统，其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统，对每个子系统进行可靠性优化设计时，都要综合考虑各方面的因素，如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等;只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标;最后，整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。

3.使用及维修的可靠性设计

以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础，是非常合理的，也是非常重要的;制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修，提高维修工作人员的技能水平，使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。维修在一个产品的寿命周期中占有举足轻重的作用，一个在售后上有着良好口碑的公司必然有着光明的前景，所以公司在产品整个周期内必须认真的对待售后维修问题，采用逻辑分析决断法，科学地制定维修内容和优选维修方式，制定出合理的使用寿命周期。机械产品的可维修性与可靠性具有很大的相似性，可維修性也是产品的可靠性指标之一。产品的维修性能必须在对产品进行可靠性设计的时候就应当考虑到，以使得设计出的产品达到故障容易发现、故障零件易于更换的目的。

三、我国机械工程可靠性研究目前所存在的不足

1.国内教育部门大多未设置可靠性研究方面的课程

经调查分析，我国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。可靠性研究在现代制造业中具有很重要的作用，它不仅应当是一门系统科学，而且应当作为一门独立式学科。目前，很多企业开始寻求可靠性研究方面人才，但却很难招募到这方面的人才，所以这应当引起当今教育界的足够重视，及时设立一些可靠性研究方面的课程，聘请一些专家教授进行授课，为我国未来的工业发展做出应有的贡献。

2.国内企业对可靠性研究不够重视

目前，我国国内很多企业对可靠性研究并未足够重视，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，一些国际上的发达国家都把可靠性研究作为生产上的重要部分，如果我们国内企业还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。可靠性是个系统工程，它涉及广泛且较为复杂，没有一个机构来统筹考虑和贯彻实施，是无法使产品可靠性得到保障。因此，我国企业不仅要开始重视可靠性研究，而且应当成立相关独立研究部门，进行专门的产品可靠性设计研究及可靠性试验，从而确保产品在各环节上的可靠性，使得产品质量往更高的水平发展，从而可以在国际上占有足够的竞争优势。

四、结束语

目前来看，可靠性指标在一般的机械工程设计中基本不被考虑，所以一般的机械工程是不能反映出产品的真实可靠性，在具体的设计中基本忽略了成本、体积等方面。在进行可靠性设计的时候，如果只是为了满足可靠性设计，往往不能使机械制造达到满意的效果，所以我们应该根据需要全面考虑可靠性的设计，尽可能地把机械工程的可靠性和性能优化结合起来，这样才能够达到最佳的效果。

参考文献：

[1]天津工程机械研究所.国外机械工业基本情况[M].北京：机械工业出版社，1990.

[2]万耀青.机电工程现代设计方法[M].北京：北京理工大学出版社，1994.