机械工程的可靠性优化设计探讨

机械工程的可靠性优化设计探讨

陆俊安

身份证号：  45222619920119****

摘要：当今社会信息技术不断发展，人们不仅对相关电子产品有了强烈的需求，也需要多种功能实现自身生活当中的需求。产品的可靠性优化设计是基于产品的相关功能而应运而生的产物，从产生到现在已经得到了飞速的发展与广泛的应用。在机械工程产品的设计过程中，通过可靠性理论与相关技术的应用，根据实际的需求将产品的可靠性能作为最先考虑的内容。并且在满足时间以及成本的要求之上，能够让设计出的产品具备一定的可靠性。可靠性的设计在传统的产品设计的过程中，也和产品的价值、环境以及质量等有着密切的关系。

关键词：机械工程；可靠性；优化设计

引言

在科学技术多元化发展的背景下，机械制造技术的水平不断提高。在一定程度上，该领域的智能化机械设计以及生产水平取得了很大的成果。即使跟发达的国家相比较还是属于发展缓慢的，但如果跟之前比较有很大的进步的，并且取得了巨大发展以及突破，自动化贺智能化都已经实现了。可见，在智能制造时代的背景下，可以从技术机制的构建、创新、发展等方面入手建立机械设计技术优化的体系，也与国家环保设计相呼应。根据以上情况，更加保证了技术的应用效果，从而实现了社会的效益和经济效益的双赢。

1机械设计中的优化设计概述

传统的设计方法只能得到有限的候选方案，并不能得到一切可能方案的“最佳方案”。机械优化设计，相比于传统的机械设计来说，是一种全新的概念，它是为了让机械的设计质量更高，效率更高而产生的。想要让机械设计得到优化，首先要认识到机械设计存在的客观规律，然后将物理模型转化为数学模型，选择设计变量，列出约束条件，然后通过适当的约束方法来求解数学模型，分析优化结果，选出最为适合的方案。

2机械工程产品可靠性优化设计现状

我国当前的机械工程制造行业与西方发达国家相比，先对落后，尤其是在可靠性设计以及研究方法上显得更为之后。到目前，我国虽然在此方面获得了一定程度的发展，并且在一些细分领域还建立了较为专业的了可靠性优化设计研究组织，并且为我国培养了一大批优秀的人才，并且制定了可靠的规范以及标准。

3可靠性优化设计应用

3.1机械工程产品的使用与维修可靠性优化设计

对于机械工程设备进行维修，能够有效延长使用寿命，而对于一个良好的售后服务，也是公司水平高低的评判标准。所以，在进行机械设备生产的公司，需要认真对待产品的售后维修等工作，对于相关产品的使用寿命作出严格并且明晰的规划。机械工程产品具备维修以及可靠性，并且二者在某些地方是极为相似的，可以维修也是可靠性的具体实现方式之一。对于相关机械产品来说，在设计以及制造的过程中，就需要考虑到后续的维修可靠性的问题，进而能够在使用的过程中，便于后续的检查与维修。在对机械产品维修等内容进行可靠性设计的过程中，也需要考虑到后续的成本问题，工作人员需要尽可能降低维修所需要的成本以及减少维修所需的时间。所以，制定经济并且合理的维修设计在当下具有十分重要的作用。在此基础上，使用符合相关标准的设备进行维修，提升维修人员的技能水平，进而能够使得机械设备在制造以及后续服务的过程中，能够朝着市场先进科学的方向发展。

3.2贯彻绿色制造理念

机械的制造业在肩负着促进我国的社会经济发展重要的使命，但也消耗了大量的能量。由于我国能源的消费率远高于发达的国家，并且造成了大量的环境污染与资源浪费，所以，机械制造业的绿色设计方案也是迫在眉睫。企业应开展绿色生产加工，在整个的产品周期之内，将产品中的基本属性(寿命、功能、成本等)和环境的属性(可回收、可移动)相互协调。只有选用环保的材料，再经过绿色生产与加工，在提升现有的工艺的同时，并且开发出新技术可以代替落后的技术，才是长足有效的健康发展。

3.3设计中将提升加工精度为前提

机械产品的质量往往取决于其制备精度，机械制造过程中的产品制造精度往往会受到技术、人员及设备的影响。对于人员和技术两方面，企业可以通过技术的优化创新以及人员的系统培训来进行提升，对于企业采用的加工制造方案需要进行持续的优化，对于加工过程中使用到的图纸及方案进行严格的审核，避免因为误差造成加工精度的下降。另外在设备方面，企业需要选用合理的技术工具和生产设备，同时在日常生产过程中注意到设备的定期维护和检修，保障生产过程中产品精度的稳定性。

3.4采用先进的软件技术协助优化设计

因为机械设计的优化就是建模的过程，因此，现在世界上针对机械优化设计，一般都会采用MATLAB。MATLAB主要用于算法开发，数据分析及数值运算的高级计算语言和交互式环境。它最主要的功能就是建模并自带多种内置函数，供使用者在优化设计的过程中直接利用，高效的数值运算和符号计算功能，使用户从复杂的数据运算和分析中解脱出来。并且通过这些函数，使用者可以得到最优的数字解答，然后经过一些筛选，获得最优的设计方案。该软件还有一种强大的功能，就是具有完备的图像处理功能，实现计算结果和编程的可视化，即以数学曲线和图表的形式展现在使用者面前。在具体设计时，应该充分使用该软件的功能，以设计出最优的设计方案。

3.5设计中应考虑机械产品的外观美感

为了满足不同顾客的需求，机械产品的生产在满足最为基础的质量要求外，还需要考虑到外观对于产品的影响。通过优化产品的生产工艺既可以改善产品外观，提升产品的美感有助于销售的提升。另外根据产品的特性适当提升其表面的耐磨性、耐蚀性和光洁度，能够保障产品的使用效率外，还可以提升其外观美观，使产品更受人欢迎。

3.6采用遗传算法有效提升机械优化设计的质量

机械设计方案具有一个短板，那就是每个机械设计，都必须有不同的优化设计方案，即使有些优化设计方案有一定的相似性，这些方案也不可能完全兼容所有的设计方案，因此，每个优化设计方案，必须根据机械设计的实际情况进行优化。我国机械设计经常采用遗传算法来对机械设计方案进行优化，遗传算法是一种概率算法，是模仿生物进化过程的一种算法，这种算法是随机的，该算法不需要很多的信息作为支持，它可以直接设计出比较完美的设计方案，而且可以保障机械设计的最大收益，这种算法设计出的机械设计方案，比较的全面，而且保证了方案的优势。但是，这种算法也不是万能的，具有一定的缺陷，因为下一代的设计方案，不一定比上一代的设计方案好，有可能还不如上一代机械设计方案，因此，设计师必须对每一代的设计方案进行筛选，以确定最优的机械设计方案，即使遗传算法不是完美的，这种算法对于机械设计的优化还是要比传统的机械设计优化要好，因此在我国机械设计的优化中得到了广泛应用。

结束语

总的来说，当下我国经济水平不断提升，机械工程制造行业的发展也逐渐成熟。人们对于机械工程产品可靠性优化设计的要求也变得更高。到目前为止，机械工程产品正逐渐迈向复杂化与多元化，所以相关企业在制造与设计的过程中，方法与流程也日趋多样。对于机械工程等相关产品的使用也变得愈加广泛，长此以往，机械工程设备可靠性优化设计的发展，也成为了日后机械工程行业发展的一大里程碑。

参考文献

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