关键词：机械工程；可靠性；优化设计
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。
1可靠性优化设计
可靠性，一般地是指在具体的时间范围和使用条件下，能够实现设计要求完成的各项功能。相应地，机械可靠性就是机械加工设备、机械加工产品等在具体的时间范围和使用条件下，能够实现设计要求完成的各项功能。在机械设计、制造、使用与维修保养过程中，由于材料本身具有一定的离散性，并且在生产加工与制造装配阶段也存在一定的误差性，导致机械加工设备、机械加工产品等在功能实现方面就具有一定的固有随机性。所以，可靠性设计的重点就是解决这种固有随机性。另据行业数据统计显示，设计对产品功能和质量的贡献率约为78%，生产加工与制造装配对产品功能和质量的贡献率约为19%，使用与维修保养对产品功能和质量的贡献率约为3%。因此，产品设计决定了产品本身的功能和性能，赋予了产品“先天优劣”的本质特性。
2可靠性设计方法
2.1鲁棒设计法
鲁棒设计法，是由日本的机械设计师田口玄一首次提出，以统计分析为基础，主要是根据产品的不可用性为用户产生的损失来评判设计的可靠性。其中的损失指的是流失的可用性与合格可用性的比值，流失的可用性越大则可靠性越差，即产品合格性越差，说明产品质量不合格。因此，降低流失可用性是关键因素，也是提升产品质量的重点，可以通过严格审核产品设计、加强生产材料质量检验，优化生产加工工艺、强化产品调试试验等提升产品可靠性。任何一种机械产品都具有不同程度的敏感性，这是因为，机械产品设计功能的实现受到制造因素、使用环境因素以及使用年限等因素的影响。产品在制造过程中如温度等可变因素有很多，使用过程中环境中的粉尘、烟雾、高温等可变因素也很多，由于产品使用的时间变长，产品的结构会发生变化，某些参数可能会发生改变，系统不可避免地会老化，以上种种因素都会使得产品变得敏感，这种设计方法正是以降低这种敏感性为主要目的。当然，这种方法同样也具有很多的不足之处，这种方法是将多种方法融合在一起，技术难度较大，耗资较多。在经过长时间的努力实践，人们已经提出了该方法实现的最主要途径，那就是提升产品的抗干扰能力。
2.2降额设计
跟踪机械产品的应用过程，获悉大量的数据，分析表明故障率较低的产品在使用时的实际工作压力都小于额定工作压力。所以为了获取最佳的降额方法，需要在反复的实践过程中，将产品以及内部的各个零件的平均应力减小，将尽可能多的零件的强度提高。这样就可以提高机械产品的可靠性。总而言之，降额设计的宗旨就是首先确保产品的所有零部件实际承受的应力都在额定的范围之内，然后再进一步降低所有零部件的应力以提高产品的质量。
3机械工程中可靠性优化设计的应用
3.1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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3.2产品制造环节
机械工程产品的整体质量要想获得提升，就需要从制造环节进行控制，机械产品的制造环节需要投入足够的重视，尤其是在可靠性能优化这一方面。在加工工艺中，需要选择比较高的技术水平，提升技术规格，这样就可以有效地提高机械制造的整体水平。机械产品制造的每一个流程都相当关键，可靠性优化的设计需要兼顾加工材料以及设备等方面，在全面考虑的基础上才可以制定出一套真正行之有效的优化设计指标。
3.3使用维修阶段
机械制造产品有一些属于损耗品，所有的产品都具备使用寿命，使用寿命不仅与产品的本身设计有关，同时还与产品的后期使用以及保养情况有关，如果后期在机械产品的维修阶段采取了正确的维修方式，那么就可以有效地延长设备的使用寿命，这就相当于大幅度增加了对资源的利用率。而要想达到这一点就需要相关的工作人员从实际情况出发，通过自己的思维和逻辑判断明确产品需要维修的部位和具体的维修方法。经验丰富的维修人员可以通过优秀的维修手段大幅度提升一些产品的使用寿命。因此，在机械工程维修的可靠性优化设计过程中，不仅要控制维修的费用，同时也要考虑到可靠性维修的准确性。这样产品如果发生故障，问题点也会很快被发现并且及时得到纠正，这样就可以达到延长机械产品使用寿命的要求。
3.4基于产品使用需求的可靠性优化
基于产品使用需求的可靠性设计优化，实际是针对机械工程产品的制造过程采取必要的优化措施，降低工艺技术等方面的负面影响。在机械工程产品制造加工过程中，会因多方面影响因素对产品可靠性造成影响，包括零部件质量、加工精度、工艺流程合理性等。因此，在机械工程产品可靠性优化设计过程中，也需要充分考虑制造加工过程的影响因素，提前制定有针对性的应对措施。同时应通过工艺技术创新，提高机械工程产品制造水平，确保可靠性优化设计措施能够得以实现。
结语
传统的机械制造工程的可靠性优化设计过程中监测的维度很少，一般只有产品的体积、重量以及价格成本等方面会被纳入考虑的范围，但是产品本身的可靠性却很少得到关注，如今人们已经开始普遍关注这个问题，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。
参考文献：
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[2]沈政,牛从民,邓连喜.FMEA在工程机械系统可靠性设计中的应用[J].工程机械,2012.
[3]李文侠,孙玉秋,张祖明.机械系统可靠性的工程计算法[J].机械设计与制造,2000.
论文作者:孙波波
论文发表刊物:《中国电业》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/5
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