崔會山

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，我國的機械制造工業(yè)取得了很大的進步，機械工程項目開展的也越來越多，在我國經濟中的地位也更加重要。在機械工程設計中，需要對機械進行可靠性的優(yōu)化設計，進而提高機械工程的質量和性能，實現資源的優(yōu)化利用。

關鍵詞：機械工程；優(yōu)化；設計

1 優(yōu)化設計在機械工程中的應用

機械工程的優(yōu)化設計在產品的生產與使用周期的各環(huán)節(jié)都起著重要作用。這些環(huán)節(jié)主要有產品的設計、制造、使用及售后維修等。以下就機械工程產品的設計、制造及使用三個環(huán)節(jié)展開討論優(yōu)化設計問題。

（1）機械工程產品設計環(huán)節(jié)的優(yōu)化設計。機械工程產品的設計主要包括裝配整體設計與零件組裝設計。對機械產品進行優(yōu)化設計時，可以將其當作一個整體，設計的方法主要有兩種，第一種方法為：先大致了解機械的完整系統(tǒng)，并分析組成整體的零部件具有多大程度的可靠性，據此推斷出整體具有多大程度的可靠性；這種方法即為預測整體設計可靠性的手段，預測的結果必須與設計指標相符合。第二種方法為：將整體機械工程優(yōu)化設計所要求的指標分配到其零部件的設計上，要求零部件必須滿足各自的可靠性指標要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及綜合評分的分配方法。設計單個零件時，盡量采用符合國家規(guī)定且已經在生產中大量投入使用的常規(guī)零件，并用不同設計方法對重要程度不相同的零件進行優(yōu)化設計，設計關鍵部件之前，要先行可靠性的試驗。除此之外，要反復驗證及修改機械工程產品設計的可靠性，直到其能夠滿足于優(yōu)化設計所要求的標準為止。設計機械工程的人機系統(tǒng)也很重要，這方面的設計包括適應性及操作的舒適性設計。

（2）機械工程產品制造中的優(yōu)化設計。要保證一個產品的質量，在制造環(huán)節(jié)的質量控制是最關鍵的部分，因此，機械產品在制造的過程中進行優(yōu)化設計是非常重要的。加工的設備可靠性要得到保證，在選擇加工工藝與工藝流程時，要注意其技術水平，保證制造水平盡量達到最優(yōu)化。產品制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)，其中的各個方案與工序是工藝流程系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行優(yōu)化設計時，都要綜合考慮各方面的因素，如工藝裝備、加工設備、加工材料與工作人員素質等；只有這樣才能為各個子系統(tǒng)設計出可靠性與合理的指標；最后，整合分析各個子系統(tǒng)的指標，并通過合理的方法將總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標整理出來。

（3） 機械工程產品的使用與維修的優(yōu)化設計。對機械產品進行維修，能有效延長其使用壽命；良好的售后服務水平是一個公司獲得發(fā)展的必備條件。因此，生產機械設備的廠家要認真對待售后服務與維修的問題，運用先進的邏輯分析法，制定出科學的維修內容與維修方式，對機械產品的合理使用壽命作出規(guī)劃。機械工程產品具有可維修性及可靠性，兩者在很大程度上是相似的，可維修性是可靠性的具體指標之一。對機械工程產品進行設計時就應當首先考慮到可靠性指標，以便能使設計出的機械產品在發(fā)生故障的情況下，易于檢查與維修。進行機械產品維修的優(yōu)化設計時，要充分考慮維修費用的問題，負責設計工作的人員在進行機械工程優(yōu)化設計時，要以最少的費用獲得最高程度可靠性作為設計的原則，以便能夠盡量減少發(fā)現故障的時間。因此，以優(yōu)化設計理論作為維修設計的基礎，是非常合理的，也是非常重要的；制定經濟合理的維修設計在現代化與科學化的進程中意義重大。使用符合標準的維修設備進行維修，提高維修工作人員的技能水平，使機械產品的維修工作能夠朝現代化與科學化的方向發(fā)展。

2 機械工程的可靠性優(yōu)化設計

針對目前我國存在的一些機械可靠性設計問題，需要采取相應的策略來做好機械工程的可靠性優(yōu)化設計工作。以下從機械設計的幾個環(huán)節(jié)入手來進行可靠性優(yōu)化設計工作的探討。

（1）產品設計環(huán)節(jié)中的可靠性優(yōu)化設計。在機械工程的設計環(huán)節(jié)中，機械產品的設計工作主要包括兩個部分，即對機械零件的設計以及對產品整體裝配的設計。機械產品整體設計是建立在零部件設計的基礎上進行的?？傮w來說，機械產品設計環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設計主要分為兩種形式。具體表現如下：

從部分到整體。從部分到整體的設計方法是根據設計系統(tǒng)的要求，先對機械產品的各個零部件進行詳細的研究，通過分析來對產品的可靠性進行評估，進而從零部件的可靠性分析得出整個機械產品的可靠性設計程度，通過這種方法來實現整體產品的可靠性設計目標。

從整體到部分。通過對產品整體的可靠性把握，對產品的各個零部件進行可靠性分配，進而使產品的整體可靠性需求在零部件上得以實現。這種從整體到部分的機械工程設計方法，需要特別注重做好產品零部件的可靠性分配，主要的分配方式有以下幾種：比例分配法、等分配法、綜合分配法以及再分配法等。機械工程設計過程中，進行單個零部件的設計時，每一個零部件都需要嚴格的符合相關的設計規(guī)范，盡量選用已經投入使用而且確定沒有問題的零件來進行參照設計，針對不同零部件的特性以及生產目標，可以采用不同的設計方法，一些重要部位的零件，還需要特別注意進行可靠性試驗，進而滿足實際產品的可靠性需求。

（1）要保證一個產品的質量，在制造環(huán)節(jié)的質量控制是最關鍵的部分，因此，機械產品在制造的過程中進行可靠性優(yōu)化設計是非常重要的。加工的設備可靠性要得到保證，在選擇加工工藝與工藝流程時，要注意其技術水平，保證制造水平盡量達到最優(yōu)化。產品制造工藝流程是一個完整的系統(tǒng)，其中的各個方案與工序是工藝流程系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行可靠性優(yōu)化設計時，都要綜合考慮各方面的因素，如工藝裝備、加工設備、加工材料與工作人員素質等；只有這樣才能為各個子系統(tǒng)設計出可靠性與合理的指標；最后，整合分析各個子系統(tǒng)的指標，并通過合理的方法將總系統(tǒng)的可靠性及優(yōu)化指標整理出來。

隨著我國經濟的發(fā)展，機械工程項目也朝著更加復雜更高難度的方向發(fā)雜很難，在這種背景下，做好機械工程的可靠性優(yōu)化設計十分重要。機械工程的可靠性設計以及優(yōu)化設計是一個有機結合的整體，二者不可偏廢。不能只考慮其中的一項而拋棄另一項。只有將兩者結合起來，同時做好各項設計工作，才能真正將機械工程設計做好，達到最好的設計效果，促進我國機械制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]金雅娟.基于鞍點逼近的機械結構可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計[J].工程設計學報，2012（2）

[2]曾剛.基于遺傳算法的機械零部件可靠性優(yōu)化設計[J].機械設計與制造，2012（10）

（作者身份證號：130123198709273977）