机械工程的可靠性优化设计分析

田振宇

摘要：随着我国机械制造业的不断发展，人们对机械工程提出了更高的要求，为了更好地满足这个行业的发展需求，借此提高机械工程所带来的社会效益和经济效益，机械工程的可靠性就需要加强，不断优化以促进该行业的发展水平不断提升，今后为人们带来更好的产品。文章在可靠性理论支撑下，重点探讨机械可靠性工程研究体系的主要内容，并对其未来发展方向做出科学预测，在不增加成本的基础上，不断提升机械产品运行的可靠性。

关键词：机械工程;可靠性;优化设计

中图分类号：TB114      文献标识码：A

1 引言

我国机械工程制造业发展较快，产品质量水平不断提升，已经进入良性发展期。但是在机械工程产品设计中，由于未能处理好产品功能扩展与可靠性要求的关系，导致产品可靠性存在不足，容易对产品使用安全造成一定影响。针对这种问题，应在提升产品可靠性设计重视度的基础上，采取有效的优化措施，为产品可靠性提供保障。

2 机械工程可靠性优化设计分析

将可靠性优化设计应用到机械工程中，可以就产品设计制造所应用的大量技术工艺进行优化，通过各类资源的优化配置，来提高机械产品整体制造水平。基于可靠性优化设计进行分析，除了要做好产品外观设计外，更重要的是要控制好其性能。产品结构设计复杂度不断提高，有更多优秀工艺被应用其中，使得产品功能兼顾多样化以及个性化特点，进而更新速度持续加快。以促进企业健康持续发展为目的，加大对可靠性优化设计环节的重视，基于机械制造行业发展现状，确定应用方向与要点，通过对产品设计以及制造流程的调整和优化，确保产品可以紧随时代发展潮流，切实满足人们的应用需求。在完成一类商品设计制造后，需要先对其性能进行测试，确定达标后才可将其投放到市场中，利用此种方式来消除产品自身所存在的不可靠性问题，保证设计以及工艺层面不存在任何隐患。

3 机械工程产品可靠性设计现状

我国机械工程制造业发展的起步较晚，在上世纪80年代时，才在产品可靠性设计方面取得一定突破。随着国内机械工程产品可靠性研究组织机构的相继成立，加快了我国产品可靠性设计的标准化进程，对于推动机械工程制造业发展做出了重要贡献。但客观而言，我国机械工程产品可靠性研究仍落后与西方发达国家，现有研究成果也偏重于理论，在实际生产领域的应用较少。从机械工程实践情况来看，由于缺少产品可靠性的优化设计经验，难以根据机械工程产品的实际用途、功能性能特点，对产品可靠性作出有效优化。或因产品可靠性优化设计周期较长，影响了实际工程进程。再加上成本等方面的客观限制条件，导致部分产品可靠性不足，容易影响机械工程产品的运行安全性和稳定性。针对这种状况，必须提高对机械工程产品可靠性设计的重视，同时应明确机械工程产品可靠性设计优化应贯穿于工程实践的全过程中，与产品制造、安装、使用及维修紧密结合起来，不断积累经验，提高机械工程产品可靠性设计水平。

4 机械工程可靠性优化设计要点

4.1 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。

4.2 产品设计环节

在机械工程产品的设计工程中，最为关键的环节就在于对产品的整体组配和零部件的组装。机械产品由于本身系统非常精密，因此需要具备足够高的可靠性能，对于机械产品的优化主要在以下几个方面：（1）先大致了解并且具体掌握机械制造的完整流程，同时对于每一个零部件进行可靠性分析，进而推断出整体机械工程产品的可靠性能，并且以推测结果为基础进行指标设计。（2）进行指标分配，为了满足各个部件之间可靠性指标的要求，需要将机械制造的产品整体性能都分配到各个零部件之中。可靠性分配环节一般而言有再分配、比例分配以及等分配等多样的评分方法。对于单个零部件的设计过程，为了确保该零部件能够满足国家制定的标准规格，需要进行严格的比对和审查，确保机械工程的整体可靠性能。可靠性实验也是相当必要的，尤其是关键部位的零部件需要对其进行可靠性检测试验。对于可能出现问题的地方需要进行调整，直到其能够满足可靠性能的优化设计要求。

4.3 基于产品维护检修的可靠性优化

最后，在机械工程产品的可靠性优化过程中，也需要考虑产品在实际使用过程中的维护检修问题。产品可靠性设计要求是在产品正常使用寿命内的可靠运行。但是随着机械工程产品使用时间的推移，其各方面功能性能水平难免会出现下降，此时就需要采用合适的维护检修方法，恢复产品正常运行，减少故障隐患。因此，在机械工程产品的可靠性优化设计中，还需要突出产品特点，提前制定维护检修办法，为产品使用提供指导。同时应合理设计产品使用周期，明確产品报废标准，避免存在较高故障隐患的产品仍然继续使用，引发安全事故。产品维护检修及保养措施应在设计文件和说明性文件中明确标注，在制定维修方案时，也需要考虑成本方面的问题，避免因运行维护成本过高，影响产品竞争力。通过基于以上几方面的考虑，对机械工程产品可靠性作出多层次的优化，可有效提升产品可靠性水平。

4.4 结构及机构的可靠性

机构可靠性研究的主要内容有机构及运动副系统在构件几何规格上产生的偏差、摩擦过程形成的磨损度、弹性变形等多种因素对机械产品可靠性形成的影响，并对产品功能效力丧失及运行故障的，运动学、动力学以及弹塑性等相关问题进行研究分析。目前我国可靠性工程研究领域中，与机构可靠性研究相关的工作缺乏全面性、深度性，且和结构可靠性研究相比较，其起步时间较晚，发展过程体现出明显的迟缓性。在20世纪70年代末，有学者针对机构磨损及运动可靠性进行较深刻研究，并出版相应专著，这对机械产品机构可靠性研究形成了很大的推动力，时隔10余年后，机构可靠性研究方向才体现出系统性、专门性特征。

5 结束语

机械产品设计的可靠性能提升是时代的要求，这时就需要相关人员以及工程制造企业对于产品设计的可靠性优化指标设计投入足够的重视，在产品设计、产品制造和后期的产品使用、维修环节都加以重视，及时地发现问题、解决问题，用最低的成本同时选择最有效的维修方法将发现的故障及时排除，这样机械产品本身的使用寿命就可以得到有效的延长，这不仅意味着机械产品作为一个资源可以得到更好的利用，更重要的意义在于产品本身的质量，即机械工程的可靠性也得到了大幅的提高。

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（作者身份证号码：13070219820302005X）