機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可靠性問(wèn)題分析

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可靠性問(wèn)題分析機(jī)械可靠性的提高是當(dāng)前機(jī)械行業(yè)普遍關(guān)注的話(huà)題，而設(shè)計(jì)、制造、管理則是提高可靠性的關(guān)鍵要素。文章對(duì)機(jī)械可靠性進(jìn)行了介紹，并在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的分析和探討。標(biāo)簽：機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)；發(fā)展沿革；優(yōu)化設(shè)計(jì)；穩(wěn)健設(shè)計(jì)引言可靠性研究最早開(kāi)始于四十年代針對(duì)電子產(chǎn)品故障的研究，經(jīng)過(guò)多年的積累與發(fā)展，電子產(chǎn)品可靠性技術(shù)體系已獲得完善并逐漸成熟起來(lái)。電子產(chǎn)品的可靠性水平日益提高，并具備豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和巨大的數(shù)據(jù)資源。近些年來(lái)，可靠性技術(shù)也逐漸應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域，并發(fā)揮著重要的作用。機(jī)械系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于其可靠性的要求也逐步提高，尤其是在軍用裝備和航空領(lǐng)域，對(duì)于機(jī)械可靠性的要求更加嚴(yán)格，并成為系統(tǒng)可靠性中較為薄弱的環(huán)節(jié)。為此，非常有必要研究機(jī)械的可靠性，從而推動(dòng)科技的進(jìn)步與發(fā)展。對(duì)于復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其可靠性受到多種因素的影響，如使用條件、使用環(huán)境、維修方法、人為因素等等，屬于可修復(fù)的人機(jī)系統(tǒng)。1機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的概述作為最主要和最重要的技術(shù)指標(biāo)，可靠性是評(píng)判產(chǎn)品質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素，并逐漸成為工程領(lǐng)域普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。機(jī)械可靠性貫穿于從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)到裝配調(diào)試的各個(gè)環(huán)節(jié)，可靠性是在概率統(tǒng)計(jì)的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，加強(qiáng)機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的推廣和應(yīng)用，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有著非常重要的意義。隨著可靠性技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，其設(shè)計(jì)方式也越來(lái)越豐富，呈多樣化的趨勢(shì)發(fā)展。數(shù)學(xué)模型法是在可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)用得較為廣泛的一種方式，基于實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)，并充分利用了概率統(tǒng)計(jì)的原理。數(shù)學(xué)模型法可以劃分為兩部分，其中一部分所涉及的量在時(shí)間范疇內(nèi)具有可靠性質(zhì)，換句話(huà)說(shuō)，即所涉及的量是遵循一定的規(guī)律的，隨著時(shí)間的變動(dòng)，其疲勞壽命和損耗也將在一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生變動(dòng)。另外一部分為偶然因素所引發(fā)的事件結(jié)果的可靠性，偶然因素所導(dǎo)致的波動(dòng)是不定期出現(xiàn)的，具有不確定性，一般來(lái)說(shuō)，需要利用概率可靠性來(lái)對(duì)隨機(jī)事件進(jìn)行計(jì)算。2可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)2.1可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論任何機(jī)械產(chǎn)品，從最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、方案的確定，到付諸于生產(chǎn)制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)，都需要一個(gè)周期。先進(jìn)科學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域，以及新材料、新工藝、新設(shè)備的采用，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造無(wú)論從產(chǎn)品質(zhì)量還是生產(chǎn)周期上都產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。新知識(shí)、新思路、新理念的應(yīng)用，為機(jī)械設(shè)計(jì)注入了新鮮的血液，也使得滿(mǎn)足人們對(duì)于產(chǎn)品的日益提高的要求成為可能。隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、服務(wù)的要求日益提升，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念已不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的要求。同時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)的考慮，所要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期也逐漸縮短，設(shè)計(jì)強(qiáng)度加大，在這種形勢(shì)下，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)變得更加重要。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮各種影響因素，如產(chǎn)品的使用價(jià)值、力學(xué)性能、生產(chǎn)成本等。此外，生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力和管理水平也是不容忽視的會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量的因素之一。當(dāng)前，如何提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、發(fā)展設(shè)計(jì)理論、提升設(shè)計(jì)水平、縮短設(shè)計(jì)周期，已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中廣大設(shè)計(jì)人員共同面對(duì)的課題。上個(gè)世紀(jì)60年代，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得了最廣闊的發(fā)展。在這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)規(guī)劃有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)向更高的層次發(fā)展。優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)學(xué)規(guī)劃理念的不斷成熟，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，取得了令人矚目的成果。具體來(lái)講，所謂可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)主要包含三個(gè)方面，即產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和可靠度?？煽啃?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)從系統(tǒng)的、整體的角度對(duì)產(chǎn)品的可靠度進(jìn)行分析，并對(duì)其性能進(jìn)行約束與優(yōu)化，在確保產(chǎn)品性能和質(zhì)量的前提下，將產(chǎn)品的合理性和安全性有機(jī)結(jié)合，從而使得產(chǎn)品的可靠度實(shí)現(xiàn)最大化。通過(guò)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足產(chǎn)品可靠性的同時(shí)，還使得能源以及資源獲得充分的利用，避免了能源和資源的不合理使用及浪費(fèi)現(xiàn)象。采用可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，具有體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并使用節(jié)能材料，順應(yīng)當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的趨勢(shì)。對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本宗旨，即為了滿(mǎn)足安全的需要或者為了實(shí)現(xiàn)特定的預(yù)期點(diǎn)，通過(guò)最優(yōu)化的方式，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行處理。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮多種因素給產(chǎn)品性能帶來(lái)的影響，其中需要注意的兩點(diǎn)即結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各種載荷的隨機(jī)性。2.2近年來(lái)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展近年來(lái)，高新科技不斷融入機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，許多現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)也獲得了飛速的發(fā)展。然而從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的兩個(gè)不同方面，而對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，如果單純的考慮其中的一個(gè)方面是無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。這就需要在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，將兩者相結(jié)合，從而發(fā)揮其潛在的巨大作用?？煽啃栽O(shè)計(jì)不同于優(yōu)化設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品的可靠性為設(shè)計(jì)宗旨的，因此設(shè)計(jì)的結(jié)果并非其工作性能或參數(shù)的最佳點(diǎn)。此外，優(yōu)化設(shè)計(jì)有別于可靠性設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)并不考慮產(chǎn)品的可靠性，因此有可能導(dǎo)致事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。另外，單純的優(yōu)化設(shè)計(jì)也無(wú)法保證產(chǎn)品在特定的時(shí)間和條件下達(dá)到預(yù)期的功能或目的。機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常都比較復(fù)雜，所涉及到的設(shè)計(jì)參數(shù)也非常多，而單純的可靠性設(shè)計(jì)并不十分適用于多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，在進(jìn)行可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要分清設(shè)計(jì)的重點(diǎn)以及明確設(shè)計(jì)的步驟，在保證機(jī)械產(chǎn)品可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工作性能和設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)化，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出既滿(mǎn)足可靠性又符合最優(yōu)化性能的機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能與成本的統(tǒng)一。2.3關(guān)于可靠性的穩(wěn)健設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)贏得用戶(hù)的關(guān)鍵因素。任何一種產(chǎn)品，它的總體質(zhì)量一般可分為用戶(hù)質(zhì)量和技術(shù)質(zhì)量。前者是指用戶(hù)所能感受到、見(jiàn)到、觸到或聽(tīng)到的體現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)劣的一些質(zhì)量特性；后者是指產(chǎn)品在優(yōu)良的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量下達(dá)到理想功能的穩(wěn)健性。穩(wěn)健設(shè)計(jì)作為一種低成本和高質(zhì)量的設(shè)計(jì)思想和方法，對(duì)產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本綜合考慮，選擇出最佳設(shè)計(jì)，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可以降低成本。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，正確地應(yīng)用穩(wěn)健設(shè)計(jì)的理論與方法可以使產(chǎn)品在制造和使用中，或是在規(guī)定的壽命期間內(nèi)當(dāng)設(shè)計(jì)因素發(fā)生微小變化時(shí)都能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。3結(jié)束語(yǔ)綜上所述，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在滿(mǎn)足機(jī)械可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化的目標(biāo)。充分發(fā)揮可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的巨大潛力，達(dá)到產(chǎn)品最佳點(diǎn)以及最可靠點(diǎn)?？煽啃?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性和實(shí)用性的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，其發(fā)展的前景十分廣闊。參考文獻(xiàn)[1]謝里陽(yáng)，何雪法，李佳.機(jī)電系統(tǒng)可靠性與安全性設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[2]閻楚良，楊方飛.機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)新技術(shù)[M]