机械工程的可靠性优化设计分析

郑良坤 赵晨 臧泽坤

摘 要：随着现代经济建设的步伐不断加快，机械工程制造业的发展也在日趋繁荣，且正朝着更具深度、更为复杂的方向迈进。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。对产品的使用也会变得更广泛，现代企业的发展也要以此作为发展的指标。

关键词：机械工程；可靠性；设计优化

在如今的社会，由于科学技术的不断发展，人们已经开始重视对多功能产品的需求，那么功能产品就要具有应具备的功能。为了使产品的功能更具有可靠性，就需要加大力度对可靠性进行优化设计，无论是产生开始还是现在，可靠性优化设计有了快速的发展以及得到非常广泛的使用。

1 機械工程的可靠性设计概述

机械工程的可靠性，反映出产品是否能够真正实现使用功能。随着社会的发展，人们对于产品的功能需求增加，因此可靠性成为一个关键指标。在优化设计过程中，应该满足时间、经费的要求，除了涉及到设计技术以外，还和环境工程、价值工程、质量工程等具有密切联系。纵观我国机械工程行业的发展历程，可靠性研究是在上个世纪80年代提出的，同时建立了专业研究机构，制定了人才培养计划。但是，由于研究内容更多的是偏向于理论方面，在实际中的应用比较少，因此机械工程的可靠性设计发展较慢。

分析可靠性设计优化的必要性，一方面，能满足产品的使用需求。在科学技术的支持下，机械产品的更新换代迅速，不仅产品的功能不断增加，而且产品在设计生产环节花费的人力、物力更多。因此，必须对设计进行优化。另一方面，满足社会发展的需求。市场上机械产品种类繁多，相比于外观，人们更加关注产品的使用性能。企业要想实现可持续发展，就必须保证产品的可靠性，进行设计优化是重要的途径。

尽管我国机械制造行业的发展获得了显著成就，但是和国外相比，依然存在较大的差距。设计工作中存在的问题，体现在以下两个方面：第一，企业重视程度不足。由于我国机械制造行业起步晚，因此在经营发展上存在误区，例如部分企业不重视产品的可靠性设计，会导致消费者质疑产品质量，造成名誉损失，不利于企业的健康发展。对于这种情况，企业应该认识到可靠性设计的重要性，并设立专门的部门进行管理，不仅注重理论方面的研究，还要将其应用在实践中。第二，专业人才缺失。人才培养是提高机械产品设计可靠性的重要元素，然而我国高校中机械可靠性设计专业的开设较少，对人才培养形成阻碍。针对这种情况，首先应该获得教育部门的支持，高校在分析社会和市场需要后，有目的性的开设相关专业课程，并且要求授课教师具有丰富的经验，在提高教学质量的同时，切实培养出机械产品的可靠性设计人才。

2 当前我国机械工程可靠性优化设计中的不足之处

2.1机械工程可靠性优化设计人才储备不足

因为机械工程可靠性优化设计是一项很复杂的、系统的项目，所以机械工程设计往往需要技术高超的人才来支持，而当前我们国家还是比较缺乏这些技术高超的人才的。当前机械工程可靠性优化设计方面人才的缺乏与高校的教育工作有很大的关系。这是因为很多高校往往只注重培养大众型人才来适应社会的需要，而没有重视培养高技术的人才，尤其是关于机械工程设计方面的高技术人才。虽然有的高校有开设机械工程设计的课程，但是没有在这方面进行比较深入的开展。因而，也就很难培养出高素质的机械工程可靠性优化设计人才，进而也就给当下我国机械工程可靠性优化设计方面的人才储备造成了很大的不良影响，这是非常不利于机械制造业的发展以及社会发展的。

2.2企业对机械工程可靠性优化设计不够重视

当下很多企业还没有真正意识到可靠性优化设计对企业的重要性。企业的机械工程可靠性设计是一项比较复杂、系统的工作，它关系着产品的质量以及企业的效益。如今市场竞争越来越激烈，企业要真想在市场竞争中处于有利地位，就要重视机械工程的可靠性优化设计；反之，就会因为机械工程可靠性优化设计的不到位而保证不了产品的质量，进而使产品失去相应的竞争力，从而使企业处于市场竞争中的不利地位。

3 机械工程可靠性优化设计要点

3.1产品设计阶段

机械产品制造阶段会涉及到产品整体装配以及零件组装，是影响产品可靠性的关键因素。将可靠性优化设计应用到机械产品设计环节，需要将产品零部件设计以及组装看作一个整体，然后采取措施控制，从根本上来达到产品可靠性优化的目的。一方面，需要综合分析机械产品特点与需求，对其进行系统性了解，判断产品各组件的可靠性水平，然后通过所有零部件的综合分析，确认产品可靠性。在此环节中主要就是对产品可靠性进行合理预测与科学分析，确认产品设计指标是否能够顺利实现；另一方面，合理分配产品各项指标，即根据机械工程产品可靠性要求，来完成各对应指标的分配，提高各零部件的可靠性。一般设计时可依据再分配、等分配、比例分配以及综合评分等机制来进行，实现机械工程可靠性优化设计。其中，将单个零部件作为设计对象时，要保证其指标能够达到国家规定要求，面对不同部件时，可对分配以及设计进行调整。尤其是对于新型产品而言，零部件的设计需要提前进行可靠性试验，确认其性能可以达到专业标准，符合产品设计要求。

3.2产品制造阶段

完成产品设计阶段的可靠性优化设计后，便会进入到产品制造阶段，这对产品可靠性有着至关重要的影响，需要按照专业标准来做好各机械零部件质量的控制。结合产品设计要求，对各零部件材质、加工精度等进行检查和控制，保证整个制作环节所有零部件的可靠性优化，最大程度上排除外部因素的干扰，实现加工工艺以及制造流程的规范化与专业化。可以将机械产品制造过程看作为一个有机整体，基于产品设计与应用要求，来对其加工材料、处理流程进行综合分析，提高可靠性优化设计的落实效果，确保产品可以达到机械工程最终生产指标。另外，对于机械产品的可靠性优化设计，需要针对各子系统指标来进行综合分析，然后选择科学手段来对整个制造阶段进行分析和调整。

3.3使用维修阶段

为了保证机械产品维持在正常状态，满足实际应用需求，就需要加强对后期使用维修阶段的重视，这是提高机械产品可靠性的重要措施，是对产品设计与制造阶段的延伸。因此，在针对机械工程可靠性优化设计研究时，需要提高对使用维修阶段的重视，对提高企业市场口碑具有重要意义，是促进其持续健康发展的重要举措。通过逻辑分析方法，来对机械工程产品制订科学、合理的产品维修内容以及维修方法，对产品使用寿命进行合理规划，延长其服务年限。对于机械产品而言，其可靠性与维修性之间存在密切联系，两者相互影响，以提高产品可靠性为根本目的，对其可维修性指标进行科学分析，为后期产品使用与维修提供依据。同时，还需要兼顾维修费用分析，在实际操作中争取以最少成本来最大程度维持产品可靠性，减少各类运行故障的发生。

4 可靠性优化设计在机械工程中的运用

4.1可靠性优化设计在产品设计环节中的应用

装配整体设计环节与零件组装设计是机械工程产品设计的两个重要组成部分。在进行可靠性优化设计的时候，可以把它看作一个整体。而主要的设计方法大致有两种。第一种方法：首先了解在整体之中的零部件有多大的可靠性，了解机械系统。就可以随之分析整体有多大的可靠性。这种方法可以预测整体的可靠性。第二种方法即分配整体设计可靠性法。这种方法在实际操作中的体现是，通过机械工程的可靠性优化设计的大致要求，分配总体指标。这样就使得各个零部件的可靠性指标要求得到满足。有很多比较常用的可靠性分配方法。比如再分配、等分配、比例分配等。在单个零件的设计时，我们应该尽量采取符合国家规定并且已经投入过大量使用的零件。先进行可靠性的试验，再对关键部件进行设计。这样才可以做到在设计环节中的可靠性优化设计。

4.2可靠性优化设计在机械工程产品制造中的应用

只有在制造环节对质量进行控制，一个产品的质量才能得到保证。所以，机械产品在设计制造的环节就进行可靠性优化设计是十分重要且必要的。因此，我们一定要密切关注工艺流程与加工工艺，要以最高水平去制造产品。作为一个完整的系统，产品制造工艺流程的子系统也十分重要。而它的子系统正是其中的各个方案与工序。工艺装备、加工设备、加工材料这些各个方面的因素，在对子系统进行可靠性优化设计的时候，都要考虑到。这样全面考虑，才能给各个子系统设计出科学合理的可靠性操作指标。

最终，我们一定要加强子系统之间的联系。让他们合成为一个整体。然后我们便可以使用科学整合来得到指标，进而使用合理的方法将总系统的可靠性优化指标计算出来。

4.3可靠性优化设计在机械工程产品的使用和维修中的应用

售后维修在产品的使用与寿命周期中都具有着不可忽视的作用。一个企业，若想达到可持续发展，那么它的优质的售后服务是必不可少的。我们在对产品进行可靠性优化设计的时候，必须将产品的维修性也考虑在内。这样才可以使产品的问题可以被尽早发现，并可以被轻松检查出来，进而轻易地将它修复。凡是机械工程产品，往往都具有可维修性，这点和机械工程产品的可靠性是很相似的。可靠性的一个具体指标就是可维修性。在设计一个机械工程产品的时候，我们首先应该考虑的就是可靠性指标。这样才能在机械产品在被设计出来之后，便于进行维护和修理。在对产品进行维修性设计时，我们一定要遵守以最低的费用，来获得最高程度的可靠性的原则。这样同时也能够减少发现问题的时间。更快发现故障往往意味着能够更快地解决问题。因此，可靠性优化设计完全能够成为机械产品的维修和使用中的基本的理论基础。

5 结语

机械工程在相关领域中得到了普遍的认可，倘若想要提升生产质量，促使企业获得可观的经济效益，那么相关人员就应当就要对其可靠性优化设计引起必要的重视。当前，随着我国科学技术的日益完善，人们对机械工程设计质量也提出了愈来愈多的要求，这样就会在某种程度上促使其设计结构变得繁琐，也增加了相应的难度系数。

参考文献

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