機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

韋志安

摘 ?要：機(jī)械零部件是構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的重要結(jié)構(gòu)，機(jī)械產(chǎn)品部件的設(shè)計(jì)情況直接決定了機(jī)械的質(zhì)量、功能等特性，因此機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是機(jī)械制造業(yè)的靈魂。隨著我國機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械零部件設(shè)計(jì)已逐漸向國際化過渡，在新時(shí)期的機(jī)械產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)中需要著重強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)者應(yīng)充分發(fā)揮機(jī)械的創(chuàng)造力、想象力，在科學(xué)的設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想與方法進(jìn)行產(chǎn)品零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。文章首先對(duì)機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想與創(chuàng)新方法進(jìn)行了論述，然后通過一個(gè)機(jī)械零部件創(chuàng)新的實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的分析，充分展示了創(chuàng)新零件設(shè)計(jì)帶來的巨大社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程領(lǐng)域技術(shù)變革不斷推進(jìn)，人們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求日益提高，機(jī)械零部件設(shè)計(jì)作為綜合性的創(chuàng)造作業(yè)需要不同學(xué)科知識(shí)的交叉與滲透，要求機(jī)械設(shè)計(jì)具備較高的科學(xué)思維素養(yǎng)。近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展解決了機(jī)械零件設(shè)計(jì)繪圖與計(jì)算中的一系列難題，而目前存在的問題是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)之間的矛盾，傳統(tǒng)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)一般是利用標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)規(guī)范通過數(shù)學(xué)建模、工程力學(xué)等方式進(jìn)行類比計(jì)算從而設(shè)計(jì)出零部件的模式，但是這種方法在實(shí)踐中暴露出一些問題，設(shè)計(jì)出的機(jī)械存在較大誤差，往往達(dá)不到零件的實(shí)際需要，因此對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段設(shè)計(jì)師需要進(jìn)行探索的內(nèi)容。

1 機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思想與理念

機(jī)械設(shè)計(jì)師對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提是擁有良好的創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性思維等創(chuàng)造能力是受設(shè)計(jì)者個(gè)性、心理等綜合特征與能力決定的，包涵的內(nèi)容很廣泛，比如創(chuàng)造能力、想象能力、記憶能力、觀察能力、表達(dá)能力，還受到設(shè)計(jì)者的興趣愛好、思想信念等影響，機(jī)械設(shè)計(jì)師的能力突顯并非一朝一夕，需要通過長期的日常觀察、思想與總結(jié)得到，通過對(duì)有效設(shè)計(jì)信息的加工轉(zhuǎn)換對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

機(jī)械設(shè)計(jì)師的發(fā)散思維也是很重要的設(shè)計(jì)思想與能力，發(fā)散思維指的是從不同的角度、方面、層次對(duì)問題進(jìn)行全面的考慮，通過得到的多種答案啟發(fā)設(shè)計(jì)的靈感，也稱作輻射思維。比如在機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需要將兩種零部件通過焊接、膠接、鉸接等聯(lián)接方法聯(lián)接起來，這時(shí)可以利用發(fā)散思維進(jìn)行思考，拓展出采用摩擦力、電磁力、壓差等其他不常用的方法。發(fā)散思維可以為機(jī)械設(shè)計(jì)提供新的設(shè)計(jì)理念，對(duì)機(jī)械技術(shù)與方案創(chuàng)新提供了重要的途徑。

2 機(jī)械零部件科學(xué)的創(chuàng)新方法

2.1 控制機(jī)械零部件的失效形式

機(jī)械零部件的失效形式有很多種，常見的塑性變形、點(diǎn)蝕、斷裂、彈性變形、磨損等失效形式，一旦機(jī)械零部件出現(xiàn)失效現(xiàn)象就不能正常工作。在對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需要預(yù)先對(duì)機(jī)械零部件的失效形式進(jìn)行綜合評(píng)估與分析，結(jié)合機(jī)械實(shí)際的運(yùn)行地點(diǎn)與工作情況進(jìn)行全面的評(píng)估，只有對(duì)失效形式進(jìn)行全面掌握與了解才能采用有效的措施對(duì)失效情況進(jìn)行控制。機(jī)械評(píng)估過程中需要利用剛度與強(qiáng)度準(zhǔn)則、機(jī)械振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱與耐磨性準(zhǔn)則等計(jì)算準(zhǔn)則進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)分析，及時(shí)采用相應(yīng)的措施減少機(jī)械零部件的失效機(jī)率，延長機(jī)械零部件的使用壽命，提高機(jī)械使用地穩(wěn)定性。

2.2 全面選擇機(jī)械零部件設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)師在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中首先全面掌握的機(jī)械學(xué)理論，熟知各種機(jī)械方法，擴(kuò)展自身相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)面例如動(dòng)力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)、摩擦學(xué)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)等，還需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，提高自身計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)提高機(jī)械繪圖與計(jì)算的效率，為機(jī)械零部件設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已成為機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的重要部分，推動(dòng)著機(jī)械科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

3 機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例與分析

隨著我國科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭行業(yè)的規(guī)模處于日益擴(kuò)大的態(tài)勢，對(duì)煤炭需求的增加促進(jìn)了煤炭產(chǎn)量的上升，對(duì)礦車運(yùn)輸量與使用性能的要求進(jìn)一步提高，因此對(duì)機(jī)械礦車進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)成為必然趨勢。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)機(jī)械礦車進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中主要是對(duì)零部件進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)，目的是提高原有礦車設(shè)備的使用效率，在降低生產(chǎn)成本的前提下增加礦車使用量與運(yùn)輸量。首先，需要對(duì)機(jī)械礦車的具體情況進(jìn)行分析，測量礦車尺寸，在礦車兩側(cè)設(shè)計(jì)門卡，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行放樣，一共設(shè)計(jì)出四種方案，側(cè)門尺寸如下：900×240mm、1000×350mm、1200×360mm、1200×400mm;方案設(shè)計(jì)完畢后對(duì)這四種設(shè)計(jì)方式進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)側(cè)門尺寸為1200×400mm時(shí)，在礦車運(yùn)行中卸載物料的時(shí)間最短，但是缺點(diǎn)是這種方案會(huì)受到車輪運(yùn)行的影響，給物料裝卸過程帶來不便，因此需要對(duì)這種方案進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)。而當(dāng)側(cè)門尺寸設(shè)計(jì)為1200×360mm時(shí)，裝卸物料時(shí)間也相對(duì)較短，而這種設(shè)計(jì)方案還能保證礦車運(yùn)行中與車輪互不干擾，有效地保證了礦車的強(qiáng)度、卸載物料與運(yùn)行的效率，當(dāng)采用這種方式進(jìn)行側(cè)門設(shè)計(jì)時(shí)可以在側(cè)門四周進(jìn)行金屬邊框焊接，邊框的厚度與車廂側(cè)面的形狀切合，厚度設(shè)計(jì)為10mm左右，能有效為礦車的鋼板提供支撐;另外在車廂內(nèi)部設(shè)置鋼板能夠提高物料卸載的速度，在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證鋼板兩側(cè)低、中間高，并與水平面呈35°的夾角，有效地減少了物料的卸載時(shí)間。在對(duì)礦車側(cè)門與車廂內(nèi)部進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過反復(fù)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)該礦山設(shè)計(jì)基本符合實(shí)際運(yùn)行效果，對(duì)其中存在的一些微小不足進(jìn)行改進(jìn)后，將該方案投入實(shí)際的礦車機(jī)器生產(chǎn)，第一批出廠的200臺(tái)運(yùn)行效果很好，這批機(jī)器機(jī)動(dòng)靈活，不受卸車地點(diǎn)的限制，有效減少了物料卸載的時(shí)間，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

我國國民經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了工程領(lǐng)域尤其是機(jī)械制造技術(shù)的變革。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是具有很強(qiáng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)，直接決定著其機(jī)械設(shè)計(jì)的性能與效果。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展，機(jī)械零件設(shè)計(jì)過程的難度降低，而面對(duì)日益加速技術(shù)變革，我國機(jī)械設(shè)計(jì)師需要對(duì)機(jī)械零部件強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使我國的機(jī)械設(shè)計(jì)面向現(xiàn)代化、國際化，充分滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益與社會(huì)效益。因此設(shè)計(jì)師需充分發(fā)揮自身創(chuàng)造能力，基于科學(xué)的設(shè)計(jì)理論與方法研發(fā)出最實(shí)用、最科學(xué)的機(jī)械科技成果，設(shè)計(jì)出滿足社會(huì)需要的機(jī)械零部件，推動(dòng)我國機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為機(jī)械行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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.