可靠性優(yōu)化設(shè)計簡介

1、可靠性優(yōu)化技術(shù)簡介班級： 2014 級車輛工程 2 班 學(xué)號： 222014322220127 作者：熊健宇前言在現(xiàn)代生產(chǎn)中 可靠性技術(shù)已貫穿到產(chǎn)品的開發(fā)研制、 設(shè)計、 制造、試驗、使用、運(yùn)輸、 保管及維修保養(yǎng)等各個環(huán)節(jié) , 統(tǒng)稱為可靠性工程。 可靠性設(shè)計是可靠性工程的一個重要分支 因為產(chǎn)品的可靠 性在很大程度上取決于設(shè)計的正確性。優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計方法的重要內(nèi)容之一, 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，設(shè)計過程中存在著大量的計算 , 所以必須與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。 而機(jī)械可靠性設(shè)計則是可靠性 工程的一個重要分支關(guān)鍵詞可靠性 優(yōu)化技術(shù) CAD人們對于可靠性的一般理解 , 就是認(rèn)為可靠性表示元件

2、、組件、零件、部件、總成、機(jī) 器、設(shè)備、或整個系統(tǒng)等產(chǎn)品 , 在正常使用條件下的工作是否長期可靠 , 性能是否長期穩(wěn)定 的特性。這里除了有概率統(tǒng)計等量的概念外 , 尚包含有預(yù)期使用條件 , 工作的滿意程度 , 正 常工作期間的長短等內(nèi)容在可靠性的上述定義中 , 含有以下因素 :(1) 對象可靠性問題的研究對象是產(chǎn)品 , 它是泛指的 , 可以是元件、組件、零件、部件、總成、機(jī) 器、設(shè)備 , 甚至整個系統(tǒng)。(2) 使用條件包括運(yùn)輸條件、儲存條件、使用時的環(huán)境條件( 如溫度、壓力、濕度、載荷、振動、腐蝕、 磨損等等 ) 、使用方法、維修水平、操作水平等預(yù)期的運(yùn)輸、儲存及運(yùn)行條件, 對其可靠性都 會有

3、很大影響。(3) 規(guī)定時間與可靠性關(guān)系非常密切的是關(guān)于使用期限的規(guī)定 , 因為可靠度是一個有時間性的定義。 對時間性的要求一定要明確。時間可以是區(qū)間 (0,t), 也可以是區(qū)間 (t1,t2) 。(4) 規(guī)定功能要明確產(chǎn)品的規(guī)定功能的內(nèi)容。 一般來說 , 所謂“完成規(guī)定功能”是指在規(guī)定的使用條 件下能維持所規(guī)定的正常工作而不失效 ( 或發(fā)生故障 ), 指研究對象 ( 產(chǎn)品 ) 能在規(guī)定的功 能參數(shù)下正常運(yùn)行。（5） 概率“可靠度”是可靠性的概率表示。把概念性的可靠性用具體的教學(xué)形式概率表示 這就是可靠性技術(shù)發(fā)展的出發(fā)點(diǎn)?？煽啃詢?yōu)化技術(shù)舉例-計算機(jī)輔助設(shè)計CAD技術(shù)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計思路大致是設(shè)計，

4、然后分析評價，再設(shè)計的不斷重復(fù)及優(yōu)化的過程依據(jù)機(jī)械設(shè)計工作的任務(wù)要求，采用調(diào)查研究和搜集資料的工作， 參考或比照相似的任務(wù)或者較為成熟已完成的的設(shè)計方案，憑借設(shè)計工作者的工作經(jīng)驗， 并結(jié)合想用的數(shù)據(jù)分析和計算，擬定一個初始的試用方案，并通過對方案的初步估算以確定有關(guān)參數(shù)，并評價方案的合理性和使用價值， 當(dāng)某些結(jié)果與任務(wù)要求不相符合時， 就需要修改試用方案或者重新設(shè)計一 個新的試用方案，然后繼續(xù)重復(fù)上述過程；如此多次反復(fù)，直到獲得滿意的設(shè)計方案，整個設(shè)計活動才算完成了初始的部分， 之后還要根據(jù)制造出的產(chǎn)品和具體使用情況和用戶的反饋 來繼續(xù)對方案進(jìn)行改進(jìn)。這樣的設(shè)計工作需要花費(fèi)較多的設(shè)計時間， 增

5、長設(shè)計周期， 而且由于人工的時間和效率 的限制， 往往只能在很有限的幾個方案中進(jìn)行分析和選擇。 在這種情況下， 設(shè)計周期十分漫 長， 極大地限制了設(shè)計活動的效率。因此，實(shí)現(xiàn)某種程度的設(shè)計自動化，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，提高設(shè)計質(zhì)量，就 成為機(jī)械設(shè)計發(fā)展的迫切需要，正是在這樣的需求下產(chǎn)生了計算機(jī)輔助設(shè)計，即機(jī)械設(shè)計 CAD技術(shù)。優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計方法的重要內(nèi)容之一機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)， 設(shè)計過程中存在著大量的計算 , 所以必須與計 算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。 而機(jī)械可靠性設(shè)計則是可靠性工程的一個重要分支；制造的產(chǎn)品能否正 常使用， 其可靠度很大程度上取決于產(chǎn)品的設(shè)計，這也就是為何需要發(fā)展

6、可靠性設(shè)計；然 而可靠性設(shè)計的目標(biāo)只限于確保或預(yù)測所設(shè)計的機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的使 用時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率， 即確保產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)； 除此之外無法保證設(shè)計方 案具有最優(yōu)的 參數(shù)和工作性能， 最低的成本和最大的效益。因此， 采用可靠性優(yōu)化設(shè)計方法， 將可靠性設(shè)計理論與最優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來， 才能達(dá)到 可靠且最有的設(shè)計方案。這就形成了一種新的設(shè)計方法，即可靠性優(yōu)化設(shè)計方法?？煽啃詢?yōu)化設(shè)計內(nèi)容包括三個方面。（1）系統(tǒng)可靠性的最優(yōu)分配：以系統(tǒng)達(dá)到要求的可靠度為約束，將系統(tǒng)的可靠度以優(yōu) 化設(shè)計的方法分配給子系統(tǒng)和零部件，使系統(tǒng)的成本費(fèi)用等指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。2）以可靠度最大為目標(biāo)的可靠性

7、優(yōu)化設(shè)計： 目標(biāo)函數(shù)是由產(chǎn)品的可靠度最大來建立， 以產(chǎn)品的功能或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)作為約束條件。（ 3）以可靠度為約束條件的可靠性優(yōu)化設(shè)計：以可靠度和某些設(shè)計指標(biāo)如功能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等作為約束， 以另一些指標(biāo)如成本、 體積及質(zhì)量為目標(biāo)， 建立可靠性優(yōu)化設(shè)計的數(shù) 學(xué)模型并求其最優(yōu)解。在計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，基于機(jī)械CAD技術(shù)的機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計將是未來機(jī)械設(shè)計的發(fā)展方向；機(jī)械 CAD技術(shù)在可靠性優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用主要將體現(xiàn)在以下4個方面：（1）標(biāo)準(zhǔn)化和信息集成化在可靠性優(yōu)化設(shè)計中各種設(shè)備和參數(shù)必須遵從統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能使設(shè)計工作有序進(jìn)行，同時在可靠性設(shè)計中， 各種可靠度的取得都是建立在龐大的實(shí)驗數(shù)

8、據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)的基 礎(chǔ)上的， 所以只有將設(shè)計所需要的信息集成于計算機(jī)系統(tǒng)并有機(jī)的結(jié)合起來，才能更好的 服務(wù)于設(shè)計工作。（2）數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化當(dāng)進(jìn)行大型的機(jī)械設(shè)計工作時， 可能需要多部門的協(xié)同工作， 那么計算機(jī)系統(tǒng)所提供的 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將滿足多用戶同時對數(shù)據(jù)的讀取使用， 同時利用網(wǎng)絡(luò)化可以極大的促進(jìn)各部門間 的技術(shù)交流和數(shù)據(jù)交換。（3） 智能化現(xiàn)有的CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中只能處理數(shù)值型的工作，包括計算、分析與繪圖。 然而在設(shè)計活動中存在另一類符號推理型工作， 包括方案構(gòu)思與擬定。 作家方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、評價、決策以及參數(shù)選擇等，這些工作大部分仍需要依靠工作人員來執(zhí)行。 那么繼續(xù)深入研究機(jī)械設(shè)計型

9、專家系統(tǒng)并盡快將其投入設(shè)計工作中去是現(xiàn)今的當(dāng)務(wù)之急。 現(xiàn)今的商業(yè)軟件如 AutoCAD、 AUSYS、 Inventor 等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計工作中的仿真分析等， 然 而就未來的需求來看， 還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 必須在此基礎(chǔ)上發(fā)展更智能的專家系統(tǒng)， 才可以是設(shè)計 活動更加快速可靠。（4）大型機(jī)的強(qiáng)大計算能力 在優(yōu)化設(shè)計中涉及到大量繁復(fù)的迭代計算， 同時對于復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計分析也需要強(qiáng)大的計算能力作為支撐，大型機(jī)的重要性不言而喻， 在大型的、復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計工作中離不開有著強(qiáng)大配置的大型機(jī)。常規(guī)優(yōu)化設(shè)計方法在設(shè)計中采用安全系數(shù)的方式來保證系統(tǒng)的可靠性， 因此往往使得產(chǎn)品的可靠度過大， 造成一定程 度的浪費(fèi)。 而可靠性設(shè)計方法在設(shè)計中沒有采用最優(yōu)化設(shè)計的方法，使得可靠度的分配并不能達(dá)到最優(yōu)化。 所以對某些設(shè)計問題， 僅采用優(yōu)化設(shè)計方法或可靠性設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計， 難 以得到理想的設(shè)計結(jié)果， 而可靠性優(yōu)化設(shè)計方法正可以將優(yōu)化技術(shù)與可靠性設(shè)計理論