机械工程的可靠性优化设计分析

机械工程的可靠性优化设计分析摘要：在经济发展新时期，机械工程的工程量以及工程技术应用范围不断扩 张，工程设计、工程施工以及工程维护的技术要求也不断提高。从机械工程实际 效能角度分析，机械工程的可靠性对机械工程整体质量具有关键影响，也在一定 程度上影响着机械工程的建设成本和后期维护成本，对工程安全性也有深刻影响 基于此，首先，本文分析了机械工程的可靠性优化设计的重要意义；其次，本文 进一步分析了机械工程可靠性优化设计的方式方法，希望可为广大从业技术人员 提供有效借鉴和参考。关键词：机械工程；可靠性；重要意义；优化设计；方法分析引言在针对机械工程进行可靠性优化设计时，技术人员应在全面分析机械工程的 工程建设要求以及工程建设目的基础上，总结机械工程的技术缺点，分析影响工 程质量的原因，进而提出针对性的优化设计意见和措施。在选择可靠性优化设计 方法时，技术人员应结合机械工程的实际特点和工程进度要求，合理选择具体的 可靠性优化设计方法。在使用此类可靠性优化设计方法时，技术人员除了要保证 方法使用得当之外，还应保证机械工程的工程质量或者工程施工环节可在可靠性 优化设计方法的影响下，切实得到改观，从而为工程后期维护或者提高机械工程 整体耐用度以及安全性提供有利保障。1、机械工程可靠性优化设计重要意义分析1.1 降低工程成本，提高工程整体经济效益机械工程可靠性是机械工程整体运行状态的重要表现之一，也是衡量机械工 程整体质量的重要指标这一。良好的可靠性可使机械工程在施工或者后期运行的 过程中，具有更好的功耗表现或者更高的环境适应性，使其在不同的工况下，均 可发挥出实际的应用效能。这对提高机械工程整体运行效益，降低工程整体成本 非常重要。在机械工程的可靠性提高之后，其在运行过程中，可具有更好的功能 性表现，抗干扰、抗外力的能力也会得到一定程度地加强，因此可减少机械工程 后期维护成本，提高工程整体经济效益。从参数设计的角度分析，在科学的可靠 性优化设计方法指导下，技术人员可选择更合理的零件技术参数，可适配更高性 能的工程建设组件单元，从而在提高工程整体性能的基础上，提高机械工程系统 的整体运行稳定性，并强化工程组件的耐用程度，这对降低工程成本具有一定的 促进作用。1.2 积累工程设计经验，提高工程技术应用效能可靠性优化设计包含的内容比较多，涉及可靠性管理、可靠性指标的确定、 机械零件可靠性数据分析办法以及机械零部件可靠性失效模式分析等。在针对机 械工程进行可靠性优化设计工作时，技术人员可结合机械工程的具体问题，结合 工程设计的一般要求，合理选择工程设计的具体方向和工程技术的具体应用办法 进而在不断调整和调试的过程中，分析和总结不同可靠性优化技术的适应调节， 总结机械零部件的测试办法和相关数据的获取条件，从而为后续设计工作的开展 提供有效的实践数据和技术应用办法，积累工程设计经验。在对机械工程进行优 化设计的过程中，也会产生一些新思想、新理念，此类思想和理念对工程设计人 员的技术应用效能具有关键影响，可能对直接影响工程技术的应用办法，进而催 生出新技术、新工艺，从而在整体上提高工程技术的应用效能。2、机械工程可靠性优化设计方法分析2.1 概率设计方法分析在应用概率设计方法对机械工程进行可靠性优化设计时，首先，技术人员应 依据机械工程包含的具体参数类型，选择合适数量的变量，类如材料性能参数、 工程荷载参数、工程强度以及机械工程零部件尺寸、应力应变性能等；其次，技 术人员应将此类参数视为可靠性分析的系统概率分布统计量，并选择合理的应力 强度干涉模型，一般而言，在可靠性优化设计的过程中，选择的干涉模型一般为 通用性广义应力强度干涉模型，并依据具体的工况，合理选择模型运行的数据计 算输出公式；再者，在此基础上，技术人员还应结合机械工程中零部件或系统组 件工程设计的传统数学模型，依据可靠性优化设计中给定的可靠度，选择对应的 零部件尺寸。另外，此过程具有一定的可逆性，换言之，技术人员也可根据可靠 性优化中零部件的固定尺寸，选择可靠度的具体参数，预测零部件的使用寿命。 概率设计方法的优势在于，其抛弃了传统优化设计方案的数据固定原则，突破了 最小强度与最大应力之间的不确定关系，将机械工程的各类可靠性参数作为系统 设计变量，进而在涵盖了系统变量不确定特性的基础上，切实做到了机械工程的 可靠性优化设计，提高了系统运行的安全系数，使其在达到预定的可靠性要求的 同时，也具有一定的动态宽容度，进而可适应更广范围的工况，强化了机械工程 系统的整体性能。2.2 稳健性设计方法分析稳健性设计方法具有一定的综合性特点，其同样基于统计学优化设计理论， 但不同之处在于，此类优化设计方法将可靠性优化设计的重点放在了工程产品全 周期的稳定性上。具体而言，稳健性优化设计方法的初衷是降低机械工程系统组 件对工程施工或者工程运行期间性能要求和使用条件变化的灵敏度，换言之，经 过稳健性优化设计之后的机械工程系统，其可在变化的运行工况中依旧保持较为 优秀的运行效能，因此，此类设计方法主要提高的是机械工程系统性能表现的可 靠性。在工程运行过程中，环境温度、大气压力以及振动、结构应力等均会对机 械工程运行稳定性产生一定影响，并影响机械工程系统的某些运行参数，例如噪 音、磨损度等，而此类参数对工程成本或者相关企业的经济效益具有关键影响。 此类影响可表现为系统运行的偏差值，一般而言，偏差值与系统性能损失之间具 有正比关系，而稳健性设计方法即为调整此正比关系的正比例系数，使其在减小 的同时，不降低系统运行的安全性。技术人员在应用稳健性设计方法时，应着重 调试系统的抗干扰性性能，但必须要注意的是，系统抗干扰性能的具体参数并不 确定，其与机械工程的具体类型和实际运行工况相关。因此，设计人员应基于机 械工程的实际特点，科学选择稳健性设计方法的调试参数。2.3 降额设计方法分析降额设计方法包含两方面内容，一方面为降低机械工程零部件外界系统的应 力，另一方面为提高机械系统零部件本身的应力承受能力。从降低外界应力的角 度分析，设计人员在使用此类设计方法时，应通过大量的工程实践，分析和总结 机械工程应力应变的具体变化特点，将目标零部件所承受的系统应力强度数量化 从而选择合适的零部件额定应力强度，使此应力强度高于系统运行的应力强度。 一般而言，当零部件的额定应力参数高于机械工程系统的应力参数时，零部件的 运行状态整体比较稳定，并且在工程运行的全周期中，零部件的故障率比较低， 工程适应性较好；从提高机械系统零部件本身的应力承受能力角度分析，技术人 员在使用降额设计方法时，应结合工程运行成本的具体要求，合理选择机械零部 件的具体应力强度参数，在满足实际运行要求的前提下，适当提高零部件的额定 应力参数，强化零部件的应力承受能力水平。实际上，技术人员在应用此类可靠 性优化设计方法时，应采取动态观察法，即选择固定的时间点，统计机械工程系 统的运行过程中应力应变的具体情况，将同一时间段内系统应力应变参数化，进 而计算此时间段内系统应力的平均强度以及平均应力变化趋势，从而最终选择合 理的零部件额定应力参数，提高机械工程系统的整体运行可靠性。2.4 故障预防设计方法分析故障预防设计方法对技术人员的经验要求比较高，但此方法也是效能最高、 可行性最好的机械工程可靠性优化设计方法。这是因为在机械工程的运行过程中 技术人员在日常工作时，可结合系统的实际运行情况积累大量运行数据，此类数 据可为技术人员开展机械工程可靠性优化工作提供经验支持，促使技术人员可根 据机械工程系统现阶段的运行状态，预测机械工程系统的整体运行的潜在风险和 后续维护保养工作的重点。从故障预防角度分析，良好的可靠性设计方法可使机 械工程在实际运行过程中，在合适的时间暴露出一定的问题，而技术人员在开展 机械工程优化设计工作时就早已对此类问题进行了预测和分析，从而可及时针对 此类问题提出合理的故障排查以及修复意见，进而确保系统的整体运行稳定性。 技术人员在应用故障预防设计方法时，应着眼于具体的工程组件，调查研究此类 组件的历史运行数据，并选择合适的时间，在不影响工程进度的基础上，开展零 部件运行测试实验，结合当下实验数据，并综合分析零部件历史运行数据，绘制 相应的数据动态分析图，借助具体的图像，分析零部件性能变化特点，总结零部 件运行安全性，找出零部件运行故障。在此基础上，技术人员应做好工程组件故 障预防工作，完善故障修正方案，从而为确保机械工程整体运行可靠性提供有利 保障。3、结束语总之，本文在分析了机械工程可靠性优化设计重要意义的基础上，进一步分 析了机械工程可靠性优化设计方法，主要包括概率设计方法、稳健性设计方法、 降额设计方法以及故障预防设计方法。希望广大从业技术人员可根据机械工程可 靠性设计的一般要求，合理选择可靠性设计方法，在确保系统运行可靠性可满足 工程要求的基础上，提高机械工程整体的运行效能，进而提高机械工程整体经济 效益。参考文献：1 衣成成，包海波机械制造的工艺可靠性关键要素探究J.冶金管理,2020(13):44-45.2 刘卜瑜.颗粒污染对工程机械可靠性影响分析及应对J.内燃机与配件，2020(13):154-155.3 刘娅菲，黄小梅，刘振伟.工程机械非标产品可靠性设计和试验方法研究J.设备管理与维修,2020(12):199-200.4 张驰，钟硕，刘策.机械工程的可靠性优化设计探讨J.数字通信世 界，2020(05):279.5 顾士林.机械工程的可靠性优化设计分析J.内燃机与配件，2019(24):216-217.6 杨伟光.机械制造电气自动化控制可靠性问题研究J.内燃机与配件，2019(23):245-246.7 柏洪武.机械工程的可靠性优化设计分析J.河北农机,2019(10):51.8 商宏伟.机械工程的可靠性优化设计分析J.科技创新与应用,2015(35):131.