機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

【摘 要】產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是機(jī)械制造業(yè)的靈魂，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、功能以及可制造型、可維修性等一系列問題與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有重要的關(guān)聯(lián)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)起著決定性的作用，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)在機(jī)械制造業(yè)中以及全球化競爭中占據(jù)首位。因此現(xiàn)代的機(jī)械零部件強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并且要求設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力，在設(shè)計(jì)理論以及設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)最新科技成果，設(shè)計(jì)出具有生命力的作品。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械零部件；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；機(jī)械制造

引言

傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累，通過采用工程力學(xué)、數(shù)學(xué)建模以及實(shí)驗(yàn)等方式形成的圖標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)公式以及規(guī)范等作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，然后采用類比或者條件性的計(jì)算等進(jìn)行機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法不僅不系統(tǒng)，而且設(shè)計(jì)的零部件與實(shí)際需要相差很遠(yuǎn)，難免設(shè)計(jì)中存在的誤差，因此應(yīng)對機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

一、機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思想

（1）創(chuàng)造思維 創(chuàng)造能力是設(shè)計(jì)者的個(gè)性特點(diǎn)、心理特征以及各種能力的綜合體現(xiàn)，不僅包括記憶能力、想象能力、思維能力、表達(dá)能力、觀察能力，而且還包括設(shè)計(jì)者的文化修養(yǎng)、興趣愛好、意志性格以及理想信念等各種因素，其中創(chuàng)造能力和想象能力是創(chuàng)造力的核心，他將記憶以及日日常觀察得到信息進(jìn)行加工轉(zhuǎn)換，從而創(chuàng)造出新的成果[1]。

（2）發(fā)散思維 發(fā)散思維又稱為求異思維和輻射思維，發(fā)散思維主要是從不同的角度、方向以及層次進(jìn)行考慮問題，以求出多種答案思維方式，如在設(shè)計(jì)的過程中如果說“將兩種零部件聯(lián)接聯(lián)接起來，常用的聯(lián)接方法有焊接、鉚接、鉸接、膠接以及螺紋聯(lián)接等多種方式，如果采用發(fā)散思維進(jìn)行思考，則可以采用摩擦力、電磁力、真空以及壓差、綁縛等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的重要的形式之一，在機(jī)械設(shè)計(jì)方案創(chuàng)新以及技術(shù)創(chuàng)新中具有重要的意義。

二、機(jī)械零部件科學(xué)的創(chuàng)新方法

（1）嚴(yán)格控制機(jī)械零部件的失效形式 機(jī)械零部件由于各種原因?qū)е虏荒苷９ぷ鞫霈F(xiàn)失效，機(jī)械零部件的失效形式有很多種，常見的失效形式有塑性變形、斷裂、表面點(diǎn)蝕、彈性變形、磨損等。因此在設(shè)計(jì)的過程中首先應(yīng)該對機(jī)械零部件的失效形式進(jìn)行綜合性分析，根據(jù)工作情況以及工作地點(diǎn)進(jìn)行評估失效形式，并采用相應(yīng)的措施進(jìn)行控制[2]。對機(jī)械零部件常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有剛度準(zhǔn)則、強(qiáng)度準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則以及耐熱性準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則等機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)準(zhǔn)則，并且在設(shè)計(jì)的過程中針對不同的情況采用相應(yīng)的措施，從而減少機(jī)械零部件的失效形式，提高零部件的使用壽命。

（2）全面選擇機(jī)械零部件設(shè)計(jì)方法 在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中首先應(yīng)該充分采用機(jī)械學(xué)理論以及機(jī)械方法，其中包括機(jī)械動(dòng)力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、摩擦學(xué)、傳動(dòng)機(jī)械學(xué)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)等學(xué)科，并且還應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)輔助分析，這對關(guān)鍵技術(shù)的問題具有非常強(qiáng)大的處理方法，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要是把計(jì)算機(jī)技術(shù)引進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成計(jì)算、選型以及繪圖等其他作業(yè)要求，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的引進(jìn)是機(jī)械設(shè)計(jì)的變化的重要的因素，是目前機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中重要的部分。隨著科學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)正向更廣、更深的方向發(fā)展[3]。

三、機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例分析

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，全國各個(gè)行業(yè)對煤炭的需要增加，為了滿足社會(huì)的需要，煤炭的產(chǎn)量也在不斷上升，因此礦車的運(yùn)輸量和使用量也隨之增加，因此采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)對機(jī)械礦車改進(jìn)。在設(shè)計(jì)的過程中為了降低生產(chǎn)成本、能夠充分利用原有的設(shè)備，設(shè)計(jì)人員通過對礦車的使用情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)人員根據(jù)礦車的尺寸，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行放樣尺寸，將礦車的兩側(cè)各開設(shè)一道側(cè)門，并設(shè)計(jì)出五種方案：900×250mm、1000×250mm、1000×360mm、1200×360mm以及1200×400mm；然后通過對這五種設(shè)計(jì)方案以及進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，側(cè)門的尺寸設(shè)計(jì)為120×400mm時(shí)，這種設(shè)計(jì)方法比其他四種方案卸載物料的時(shí)間要短，但是這種設(shè)計(jì)方案將會(huì)受到車輪的嚴(yán)重影響，在裝卸物料的過程中極不方便，因此排除這種設(shè)計(jì)方案，并且從圖1中可以看出，如果將側(cè)門的尺寸設(shè)計(jì)為1200×360mm，裝卸物料所需的時(shí)間是最少的。

通過分析這種設(shè)計(jì)方案也可以有效保證礦車的強(qiáng)度，車門與車輪之間不會(huì)出現(xiàn)干涉的現(xiàn)象，并在設(shè)計(jì)的過程中為了使車門的強(qiáng)度得到增加，在側(cè)門的四周焊接一邊框，邊框的厚度為12mm，寬度為60mm，并且在中間加寬100mm，其中設(shè)計(jì)的厚度與車廂側(cè)面的形狀相同的鋼板為支撐部分，然后在車廂的里面增加兩塊鋼板[4]。并且在車廂的端面進(jìn)行觀察，兩側(cè)比較低，中間比較高，并且與水平面的夾角在30°，這樣可以使物料能夠順利卸下，從而可以減少卸載時(shí)間。

在設(shè)計(jì)完成之后，我們首先生產(chǎn)出50臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對該設(shè)計(jì)的產(chǎn)品效果很好，然后根據(jù)使用中存在的不足之處進(jìn)行分析改進(jìn)，有追加生產(chǎn)出100臺(tái)機(jī)器，設(shè)計(jì)的這種車輛不僅機(jī)動(dòng)靈活、不受卸車地點(diǎn)的限制，并且卸載物料方便等特點(diǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

三、總結(jié)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)的改革，機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性很強(qiáng)的活動(dòng)，其機(jī)械設(shè)計(jì)的思維過程是抽象思維和形象思維結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)，并且隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展，極大的解決了機(jī)械零件設(shè)計(jì)在繪圖以及計(jì)算中的難度，因此現(xiàn)代的機(jī)械零部件強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并且要求設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力，在設(shè)計(jì)理論以及設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)最新科技成果，設(shè)計(jì)出具有生命力的作品，從而使設(shè)計(jì)出的零件不斷滿足社會(huì)的需要，為社會(huì)以及企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。參考文獻(xiàn)

[1]王偉.試論機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].硅谷，2008(23):111

[2]宋甫璋.淺談礦山機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(36):78

[3]史健，江朝陽，張耀斌.淺析機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）;2011(22)

[4] 崔國英，申東東.細(xì)長軸自動(dòng)裝卸裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].鍛壓技術(shù)，2011，36(5):97--100