浅议机械工程可靠性优化设计探究

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1、浅议机械工程可靠性优化设计探究【摘要】本文主要对机械工程可靠性优化设计进行了相关阐述，将可靠性优化设计方法应用于机械工程的设计中，阐述了从可靠性角度进行产品开发设计时应注意的几个问题。结合自身工作经验，提出相关问题及看法，以便同行借鉴参考。【关键词】机械工程；设计；可靠性；新技术随着现代社会科学技术的飞速发展，人们不仅需要多功能的产品，而且还需要产品能够可靠地实现其所具有的功能。因此，以产品可靠性为目的的可靠性设计应运而生，并得到迅速发展和广泛应用。1可靠性设计及其发展为了了解可靠性设计技术，我们必须首先了解什么是产品的可靠性。可靠性的经典定义是：“产品在规定条件下

2、和规定时间内，完成规定功能的能力。”定义中的“产品”是作为单位研究和分别试验对象的任何元件、器件、设备或系统，甚至可以把人的作用也包括进去。6在产品设计中，应用可靠性的理论和技术、根据需要和可能、优先考虑可靠性要求。在满足性能、费用、时间等条件下，使设计的产品具有满意的可靠性要求，这就是产品的可靠性设计。可靠性设计不仅涉及传统设计技术，而且还与系统工程、价值工程、环境工程、工程心理学、质量控制技术和计算机技术等密切相关。因此，它是一个多学科、多技术相融合的新兴技术。它不但应用于产品的设计过程，而且还广泛应用于产品的制造生产、试验、使用、维护、管理等各个环节。因此，这

3、项新兴技术在军工、航空、航天、电子、机械等工业领域得到广泛的应用。1.1可靠性的发展史人类从开始研究可靠性技术至今，大约经历了60余年的历史。研究其发展过程，可归纳为初期研究、形成发展和进一步国际化三个阶段。（1）初期研究阶段（20世纪30～40年代）：二次世界大战爆发后，美国参战的飞机、军舰等重要军事装备常因故障贻误战机，为此军事装备的可靠性问题逐渐引起了人们的关注，开始着手研究如何避免和减少这些“意外”事故的发生并最早提出了产品的定量可靠性问题。接着美国、德国的专家针对飞机、V-Ⅱ火箭诱导装置的可靠性又提出了相应的指标。1942年美国麻省理工学院的一个研究室对真

4、空管的可靠性进行了相当深入的研究。所有这些都表明可靠性研究已进入了定量研究的初期阶段。（2）形成发展阶段（20世纪50～606年代）：在这一时期，世界上一些工业发达的国家，如美国、前苏联、原西德、日本等对可靠性开始了有组织的研究工作，并取得了许多重要成果，基本上确定了可靠性研究的理论基础和研究方向，使可靠性研究进入了一个新的发展阶段。这一时期，研究范围不断扩大，从电子产品扩展到机械产品，从军工产品扩展到民用产品，可靠性技术进一步完善，理论研究不断深入，为可靠性设计技术的进一步国际化奠定了基础。（3）国际化阶段（20世纪70年代后）：随着可靠性技术的不断发展和广泛应用

5、，其优越性越来越受到世界各国的高度重视，并相继投入了大量的人力物力开展这项研究工作。各种国际学术会议的召开、国际可靠性和可维护性技术委员会的成立，标志着可靠性设计技术已经进入了国际化时代。1.2我国可靠性研究现状我国对可靠性的研究起步较晚，直到20世纪80年代才得到了较快发展，个别行业还成立了可靠性学术组织，开展了对可靠性技术人才的培养，制定了一系列的可靠性标准。但从总体来看，理论研究较多，实际应用较少，与工业发达国家相比还有较大差距。2可靠性设计在机械中的应用产品的可靠性贯穿于其整个寿命周期，目前机械工程设计中的可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方

6、面。2.1机械产品的设计6机械产品设计包括整机产品设计及其零部件设计。对整机产品可将其作为一个系统进行设计，设计的方式主要有以下两种：第一种方式是根据零部件的可靠性预测结果，计算产品系统的可靠性指标，这就是系统的可靠性预测，其结果只要满足指标要求即可，如果不能满足要求就要按第二种方式进行设计；第二种方式是对零部件进行可靠性分配，即把系统指标分配到各个零部件上，可靠性分配方法主要有等分配法、再分配法、比例分配法和综合评分分配法四种。零部件设计时，应尽量采用标准件或质量成熟的零件，一般零部件可按类比法设计，重要的零件按概率法设计，对一些关键零部件还应进行可靠性试验。对产

7、品的可靠性应进行评审、修改、再评审、再修改，直到满足指标要求为止。另外，还要进行人机系统的设计，这方面主要包括操作性和适应性设计。2.2制造过程可靠性设计6制造过程的可靠性设计是保证产品质量的关键，除了要选用可靠性好的先进加工设备和工艺装备外，重点是对工艺方案和工艺流程的设计。产品的工艺流程相当于一个系统，每一个工艺方案或工序相当于一个子系统。每一个子系统的可靠度设计都要综合考虑设备、工艺装备、工艺材料及操作人员的素质等因素，确定出合理的子系统可靠度指标，然后按子系统之间的关系（串联、并联或混联）得出系统的预测可靠度（如自动线、流水线等的设计）。2.3使用维修的