機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)流程

趙雪 劉柱軍

摘 要：文章就機(jī)械設(shè)計(jì)的流程以及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的若干問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)設(shè)計(jì)人員在處理這些問(wèn)題時(shí)提出了具體要求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備；設(shè)計(jì)；流程

引言

現(xiàn)今，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平的提高，原來(lái)的一些機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能達(dá)到加工生產(chǎn)的需要了，這就需要我們開發(fā)新的機(jī)械設(shè)備。機(jī)械設(shè)備無(wú)論是在加工制造行業(yè)，或是科研生產(chǎn)都是十分重要的，因此新的機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)工作十分重要，文章將就設(shè)備研發(fā)中的一些問(wèn)題進(jìn)行闡述。

1 計(jì)劃階段

在計(jì)劃階段中，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器需求情況做充分的調(diào)查研究和分析，通過(guò)分析，進(jìn)一步明確機(jī)器所應(yīng)具有的功能，并提出所具有的約束條件，明確設(shè)計(jì)任務(wù)的全面要求和細(xì)節(jié)，做出設(shè)計(jì)任務(wù)書。設(shè)計(jì)任務(wù)書大體上應(yīng)該包括：機(jī)器的功能，經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性的估計(jì)，制造要求方面的大致估計(jì)，基本使用要求，以及完成設(shè)計(jì)任務(wù)的預(yù)計(jì)期限等。

2 方案設(shè)計(jì)階段

這一階段對(duì)設(shè)計(jì)的成敗其關(guān)鍵的作用。首先要進(jìn)行機(jī)器功能的分析，就是要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的機(jī)器功能中必須達(dá)到的要求、最低要求及希望達(dá)到的要求進(jìn)行綜合分析，即這些功能能否實(shí)現(xiàn)、功能之間是否有矛盾，相互間能否替代等。最后確定出功能參數(shù)，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。確定出功能參數(shù)后，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時(shí)，常用的辦法是先從執(zhí)行部分開始討論。討論設(shè)備的執(zhí)行部分時(shí)，首先是關(guān)于工作原理的選擇問(wèn)題（必須不斷研究和發(fā)展新的工作原理）。根據(jù)不同的工作原理，可以擬定多種不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體方案。原動(dòng)機(jī)部分的方案當(dāng)然也可以有多種選擇。現(xiàn)在大部分的機(jī)械都優(yōu)先選用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)部分的方案就復(fù)雜多樣了，在如此眾多的方案中，技術(shù)上可行的僅用幾個(gè)，對(duì)這幾個(gè)可行的方案，要從技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)環(huán)保等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，既要考慮到設(shè)計(jì)及制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，也要考慮到使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)行機(jī)器評(píng)價(jià)時(shí)，還必須對(duì)設(shè)備的可靠性進(jìn)行分析，要把可靠性作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)。從可靠性的觀點(diǎn)來(lái)看，盲目的追求復(fù)雜的結(jié)構(gòu)往往是不明智的，設(shè)備越復(fù)雜，發(fā)生故障的可能性就越高。環(huán)境保護(hù)也是設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的重要方面。通過(guò)方案評(píng)價(jià)，最后進(jìn)行決策，確定一個(gè)據(jù)以進(jìn)行下步技術(shù)設(shè)計(jì)的原理圖或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。在方案設(shè)計(jì)階段，要正確處理好借鑒和創(chuàng)新的關(guān)系。同類機(jī)器成功的先例應(yīng)當(dāng)借鑒，原先薄弱的環(huán)節(jié)及不符合現(xiàn)用任務(wù)要求的部分應(yīng)當(dāng)加以改進(jìn)或根本改變。應(yīng)當(dāng)把握好積極創(chuàng)新和對(duì)原先合理經(jīng)驗(yàn)的平衡。

3 技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是產(chǎn)生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過(guò)草圖設(shè)計(jì)確定出各部件及零件的外形和基本尺寸，包括各部件之間的連接，零部件的外形及基本尺寸。最后繪制零件的工作圖，部件裝配圖和總裝圖。

為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作：

（1）設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動(dòng)件的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。然后做運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，從而確定個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度、加速度等）。

（2）設(shè)備的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合各部分的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算各組要零件所受載荷的大小及特性。

（3）零件的工作能力設(shè)計(jì)。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，須參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理的擬定，一般有強(qiáng)度、剛度、壽命準(zhǔn)則等。通過(guò)計(jì)算或類比，即可決定零部件的基本尺寸。

（4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計(jì)。根據(jù)已定出的主要零部件的基本尺寸，設(shè)計(jì)出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對(duì)所有的零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。

（5）主要零件的校核。有一些零件在上述第（3）步中由于具體的結(jié)構(gòu)未定，難于進(jìn)行詳細(xì)的工作能力計(jì)算，所以只能做初步計(jì)算及設(shè)計(jì)。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的冠以也為已知。只有在此時(shí)，才可以較為精確定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個(gè)細(xì)節(jié)因素。只有在此條下，才有可能并且必須對(duì)一些重要的外形及受力情況復(fù)雜的零件進(jìn)行精確的校核計(jì)算。并根據(jù)校核結(jié)果反復(fù)修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸。知道滿意為止。

4 加工、安裝和調(diào)試

當(dāng)技術(shù)設(shè)計(jì)階段完成后，就進(jìn)入了零件的加工制造環(huán)節(jié)，在進(jìn)入加工前，要與加工企業(yè)做技術(shù)交底，對(duì)一些存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，確保加工制造要按照設(shè)計(jì)意圖來(lái)執(zhí)行，加工出合適的零部件。

4.1 零件加工

在將設(shè)計(jì)圖紙送交給加工企業(yè)并就圖紙進(jìn)行了技術(shù)交底后，設(shè)計(jì)人員要經(jīng)常與加工企業(yè)進(jìn)行保持聯(lián)系，就加工進(jìn)度保持關(guān)注同時(shí)注意解決加工中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，同時(shí)對(duì)這些問(wèn)題做好詳細(xì)記錄，以備以后使用。

4.2 設(shè)備組裝調(diào)試

在零部件加工完成后，就計(jì)入了組裝環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)按照，使其能夠按照設(shè)計(jì)的意圖安裝，保證安裝環(huán)節(jié)不出現(xiàn)問(wèn)題。安裝完成后，就進(jìn)入了調(diào)試階段，調(diào)試是看設(shè)備安裝是否到位，看機(jī)器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)機(jī)器進(jìn)行最優(yōu)化調(diào)整，使其能夠在穩(wěn)定、高效的狀態(tài)下工作。

4.3 機(jī)械設(shè)備的驗(yàn)收

在機(jī)器設(shè)備安裝調(diào)試完成后，應(yīng)組織相關(guān)人員對(duì)機(jī)器進(jìn)行驗(yàn)收，看機(jī)械設(shè)備是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)性能。

4.4 設(shè)備的試生產(chǎn)

在機(jī)械設(shè)備安裝、調(diào)試完成后，應(yīng)該及時(shí)組織人員進(jìn)行試生產(chǎn)，看看功能和產(chǎn)量是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，如果達(dá)到了預(yù)期，就可以投入使用，如果未達(dá)到預(yù)期，應(yīng)該原因進(jìn)行查找，找到原因后，找出解決辦法，同時(shí)就設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后繼續(xù)進(jìn)行試生產(chǎn)，指導(dǎo)設(shè)備能夠滿足要求。

4.5 設(shè)備投入使用

設(shè)備經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)合格后，設(shè)計(jì)人員就設(shè)備的械設(shè)備操作、工藝、維護(hù)的相關(guān)資料和圖紙整理成冊(cè)，而后將其交付給使用部門，同時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備的操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，使其能夠按照使用手冊(cè)來(lái)規(guī)范的操作設(shè)備，此后，機(jī)械設(shè)備方能投入使用。

5 對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行分析

5.1 研制階段需要注意的問(wèn)題

在這個(gè)階段，設(shè)備加工制造的好壞，直接關(guān)系到設(shè)備的性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)者應(yīng)時(shí)常與加工單位進(jìn)行溝通，確定合理的加工工藝，保證能夠按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求來(lái)加工制造，同時(shí)要與加工人員進(jìn)行討論，取得加工單位的加工能力，有了問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，確保加工順利進(jìn)行。

5.2 安裝調(diào)試階段需要注意的問(wèn)題

在前期設(shè)計(jì)、加工制造完成后，設(shè)備的安裝調(diào)試是影響設(shè)備性能的最后環(huán)節(jié)，這個(gè)階段的好與壞也是十分重要的。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)人員要來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備的安裝進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)于安裝過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決，同時(shí)及時(shí)記錄這些問(wèn)題進(jìn)行分析，從中查找改進(jìn)的方法，確保下回設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)類似的問(wèn)題。在安裝、調(diào)試階段完成后，將進(jìn)行試生產(chǎn)，看看功能和產(chǎn)量是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，如果達(dá)到了預(yù)期，就可以投入使用，如果未達(dá)到預(yù)期，應(yīng)該原因進(jìn)行查找，找到原因后，找出解決辦法，同時(shí)就設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后繼續(xù)進(jìn)行試生產(chǎn)，指導(dǎo)設(shè)備能夠滿足要求。設(shè)備經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)合格后，設(shè)計(jì)人員就設(shè)備的械設(shè)備操作、工藝、維護(hù)的相關(guān)資料和圖紙整理成冊(cè)，而后將其交付給使用部門，同時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備的操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，使其能夠按照使用手冊(cè)來(lái)規(guī)范的操作設(shè)備，此后，機(jī)械設(shè)備方能投入使用。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)的流程進(jìn)行了說(shuō)明，并就整個(gè)流程中應(yīng)該注意的一些問(wèn)題進(jìn)行了闡述。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)出更好的機(jī)械設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2010.