探讨机械工程的可靠性

朱翠先

摘要：在当今社会，人们对于各类产品的质量有着极高的要求，要想使产品获得用户认可度，就必须要提升产品的可靠性。机械可靠性是指机械产品在规定的条件和时间内，完成规定功能的能力。在重要产品和日用类机械产品方面，机械可靠性更是备受关注，衡量产品的质量优劣的标准之一就是产品的可靠性，只有可靠性高的产品，才能在竞争激烈的市场环境中占据一席之地。

关键词：工程设计;机械可靠性;应用方法

中图分类号：TH122;文献标识码：A

引言

近年来，我国工业机械水平不断提高，不断刺激着机械制造行业的发展，机械产品也逐渐向功能化方向发展。以满足市场发展实际需求为目的，基于现状来对机械工程进行可靠性优化设计，对产品设计和制造全过程进行调整，在保证较高生产效率的同时，提高产品质量。

1关于机械可靠性的研究

在上个世纪四十年代，第二次世界大战期间，因为对于武器与各类机械产品的大量运用，飞机、军火武器等设备的可靠性研究必不可少。而在二十世纪五十年代，美国因为军事上的需要，同样对可靠性展开了深入的研究，与此同时，苏联和日本也不甘落后，对可靠性问题进行了全面的研究。从上个世纪六十年代开始，世界各国都渐渐注意到机械可靠性的发展前景广大，纷纷投入研究，取得了许多成就。机械可靠性研究的内容广泛，涉及许多方面，与人类生活息息相关。机械的可靠性不仅体现在日常生活中，例如洗衣机、电视机等家用电器，还包括一些高端科技领域，例如航空航天飞机等。现在在国外，机械可靠性被应用在许多领域，比如轴承和齿轮、人造卫星、土木工程核电站、宇宙飞船、飞机、舰船、汽车、压力容器等产品。

我国在机械可靠性的研究方面相对起步较晚，因为人们生产和生活方面的迫切需要，直到上个世纪八十年代才有了初步的发展，各个行业都开始研究可靠性，也开始将可靠性研究编入教材，作为教育的其中一个环节。虽然我国进步很快，取得了较大的进展，但是因为起步晚，直接导致了我们国家的工业文明与西方发达国家的工业发展有着较大的差距。所以，我们需要明确差异所在，积极地发展和创新，逐渐缩小国与国之间存在的差距。

2机械工程可靠性设计方法

2.1机械工程设计环节优化分析

机械工程设计是将整个工程作为整体进行设计，其设计过程主要分为两部分进行，首先是对整体进行系统设计，然后将优化技术应用在各环节设计中。整体系统的设计分析主要是分析工程的各零件，然后总结零件运用优化技术的设计指标。细致化的分析研究是为了满足各零件对优化技术设计的要求，在单个零件进行设计的过程中尽可能按照国家的标准进行设计，有些零件的部件比较重要，因而在设计过程中要采用不同设计方法。同时部件的使用程度不同，因此一些比较关键的部件必须进行严格的试验检测，保证其优化设计的准确性。在满足以上条件的情况下，进一步对人机设计进行合理的设计和优化分析，保证其操作方便、合理，满足人机操作的舒适性。

2.2数据采集方案

对于可靠性信息采集基地，好一点的企业会把新产品放在一个重要的施工地点进行长期的跟踪，比如说跟踪5000h、6000h。我处理的这个数据，从全寿命周期角度来讲，就是从港口拿的数据来进行处理。数据采集方案从四个方面采集，然后进行系统的建立，来对它进行数据处理分析。从装载机可靠性的角度来讲，它是可修复系统。我们认为它的故障点是一个随机的时间点，根据这个时间点取得的数据是可修复系统，用随机结尾数学模型来对它处理。然后对它进行参数估计，进行迭代求解，最后用相关的指数来验证模型的准确性。

2.3机械工程产品制造中的可靠性优化设计

要知道，设计一个机械产品最重要的就是要确保其质量，具体而言就是要切实做好在各个制造流程的质量控制，故而，十分有必要在产品的制造流程中采用可靠性优化设计。有一些经过加工而得到的设备，要重点关注其可靠性是否达标，设计者在选取加工工艺与工艺流程时，特别要看清它的技术水平，确保在制造上尽可能实现最优化。总的来看，产品制造工艺流程属于一套功能完善的系统，再进行细分来看，每个方案与工序就是各个独立的子系统，在对后者实施可靠性优化设计时，需要统一分析各种情况的影响，比如进行加工的设备、工艺流程与操作者的专业素养等;只有做好了以上几点，每个子系统设计的可靠性才能得到保证;最后一点，对每个子系统的相关数据进行整理，按照相关规则与方法总结出总系统的可靠性及优化指标，并进行适当的偏差修正。

2.4机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计

对机械产品适当的维修是极其有必要的，科学的维修保养可以极大地延长产品的使用寿命;功能健全质量过关的售后服务是衡量一个公司水平的重要标准。故而，机械产品供应商需要重点关注产品的售后服务与维修。通过使用严谨的逻辑分析法，编写出合理的维修内容与手段，为延长机械产品的使用周期做好制度上的准备。对于机械工程产品而言，它自身具有的可维修性与可靠性，在某种意义上来讲是相通的概念，严格来讲，这里所说的可维修性其实就是可靠性上的一个指标而已。当研发人员进行产品设计时，必须第一步就要关注可靠性指标，这是为了问题产生的时候可以进行快速的维修。除此之外，还需要考虑成本上的问题，设计者需要遵循以最小的经济代价获取最大的工作效益的原则。故而，十分有必要将可靠性优化设计理论当成首要的考虑因素;有一个合理的经济成本是进行维修設计的关键所在。

2.5可靠性术语定义和故障码编制

我们研究可靠性参考了一下美国约翰迪尔公司的拖拉机、发动机的管理模式，这个资料早期是从我们天工所老工程师他们最早翻译过来的资料整理的。第一步就是要对名词术语进行重新定义，要有可操作性，不能按照我们行业致命故障、严重故障、一般故障定义。对可靠性数据的分析，企业大部分是三包期的。通过数据统计来判断是什么分布，建立什么样的数学模型，然后进行离合，对可靠性数据进行处理、评价，再把这个评价结果产品设计规划部门。之后制定可靠性增长目标、可靠性分解等。最后进行一些数学验证，后面的介绍就是按照这个思路来的。根据编码要知道故障的数据是什么意思，你编码编不好，你数据库建立起来就困难。装载机要分说发动机、ER系统、工作装置等，ER系统再分，这样往下来制定编码规则。编码有一级、二级、三级、四级。一级就是整机，包括故障的失效模式、严重程度、失效部位等。

2.6蒙特卡洛技术

蒙特卡洛法是一种纯概率分析法，很少采用假设的分析方法，也无需求函数分布，所以精确度比较高。当进行多次模拟后，精确度会更高。在采用蒙特卡洛方法的时候，需要注意随机变量的基本分布，产生随机性好的随机变量，合理地估计抽样容量。

结束语

通过对工程设计中机械可靠性应用方法的研究，我们应该认识到在实际操作的过程中，因为每一种方法的特点都不尽相同，所以要结合现实情况应用不同的研究方法，以正确的科学技术作指导，使产品具有较高的可靠度，提高在未来的国际市场中的竞争力。

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