基于自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)方法探究

（沈陽理工大學(xué) 遼寧沈陽 110159）

基于自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)方法探究

鞏銘昆 鄒 楊 何和東

（沈陽理工大學(xué) 遼寧沈陽 110159）

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的背后，科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)是不可缺少的。而自動(dòng)化技術(shù)在我國科技發(fā)展上展主導(dǎo)地位，其發(fā)展迅猛 ，在我國各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，并且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有應(yīng)用到自動(dòng)化技術(shù)。文章針對自動(dòng)化技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并以此簡單闡述了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢及發(fā)展作用。

自動(dòng)化設(shè)備；機(jī)械設(shè)計(jì)；方法

前言：隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)取得了不錯(cuò)的成果，自動(dòng)化設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，對提升工業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。目前，我國對自動(dòng)化設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的研究越來越深入，選擇科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方法，能夠提升設(shè)備研發(fā)效率，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，增強(qiáng)設(shè)備在市場上的競爭力。

1.自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀分析

自動(dòng)化設(shè)備一般由四部分構(gòu)成，其一是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其二是控制系統(tǒng)，其三是檢測單元，其四是執(zhí)行部件，其中控制系統(tǒng)發(fā)出指令，設(shè)備就能夠按照人們要求的方式工作。隨著社會(huì)的進(jìn)步，自動(dòng)化設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，例如工業(yè)生產(chǎn)中的檢測裝置以及數(shù)控機(jī)床，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所用到的收割機(jī)等，這些設(shè)備的應(yīng)用能夠明顯提升各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率、減少人們的工作量、降低生產(chǎn)成本等，對于我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)以及其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義，如何設(shè)計(jì)出功能更加健全、對環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)、成本更低的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)成為自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)人員共同需要思考的問題。機(jī)械設(shè)計(jì)對于設(shè)備的自動(dòng)化水平產(chǎn)生直接影響，從目前的情況來看，自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)中仍具存在很多問題，整體設(shè)計(jì)相對復(fù)雜、對于先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用較少、智能化水平不高等，因此設(shè)計(jì)人員需要尋求更好的機(jī)械設(shè)計(jì)方法來解決這些問題，滿足設(shè)備的各項(xiàng)要求[1]。

2.自動(dòng)化設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)方法分析

2.1自動(dòng)化設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)條件分析

首先，機(jī)械設(shè)計(jì)要能夠滿足設(shè)備的功能要求，因此，研發(fā)人員先要確認(rèn)設(shè)備的具體功能，值得注意的是，有些自動(dòng)化設(shè)備的功能不是單一的，例如，有些自動(dòng)印刷設(shè)備除了具備印刷功能以外，可能同時(shí)兼具自動(dòng)化清潔、包裝以及檢測功能，因此在了解設(shè)備功能時(shí)要注意全面性，包括設(shè)備的作用對象是誰，設(shè)備的使用場合大致有哪些，設(shè)備的所有功能是通過什么途徑來實(shí)現(xiàn)的，然后對這些功能的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究，通過對比以后選擇最合適的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過程中既保證所有功能全部實(shí)現(xiàn)，又能適應(yīng)運(yùn)作環(huán)境，同時(shí)做到自動(dòng)化控制過程簡約，還能兼顧經(jīng)濟(jì)成本。

其次，研發(fā)人員要熟練掌握各項(xiàng)機(jī)械原理，同時(shí)可以將先進(jìn)的電子技術(shù)、智能化以及計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計(jì)中。當(dāng)前我國自動(dòng)化設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)中存在兩個(gè)問題：一是設(shè)計(jì)過程和使用過程都比較復(fù)雜，其二是設(shè)計(jì)成本高，與國外自動(dòng)化技術(shù)相比缺乏競爭力，使用科學(xué)、合理的機(jī)械原理機(jī)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)中多應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，就能夠解決這些問題，一方面能夠減少傳動(dòng)零件的使用量，大大節(jié)約傳動(dòng)時(shí)間，另一方面能降低生產(chǎn)成本，例如，某自動(dòng)化設(shè)備中原本使用曲柄滑塊方式來傳送物料，但是由于市場環(huán)境的變化，需要該設(shè)備增加傳送行程，但是設(shè)備本身的空間是有限的，因此不能按照傳送要求來增加曲柄長度，為了解決這些問題，設(shè)計(jì)人員采用曲柄齒輪齒條機(jī)構(gòu)，通過這種方式實(shí)現(xiàn)行程放大，滿足傳送行程要求。隨著新型材料的發(fā)展，各類環(huán)保、性能優(yōu)越的材料已經(jīng)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該考慮使用這些新材料，例如，傳統(tǒng)軸承的成本高、且耐磨性不好，可以使用塑料軸承代替它，不僅大大降低成本，且免油耐磨。一些材料特殊、形狀復(fù)雜的零件使用傳統(tǒng)方法很那被加工出來，3D打印技術(shù)的應(yīng)用就解決了這一問題[2]。

2.2具體設(shè)計(jì)方法

2.2.1 參考設(shè)計(jì)論文和成熟的設(shè)計(jì)作品

設(shè)計(jì)人員在正式開始設(shè)計(jì)之前，要查找并閱讀一些相關(guān)資料，可以是有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的論文，也可以是一些發(fā)明專利，積累這些資料能夠進(jìn)一步豐富設(shè)計(jì)人員的理論知識(shí)，同時(shí)開闊視野，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)開放性較強(qiáng)的工作，設(shè)計(jì)人員不應(yīng)該將思想停留在某一個(gè)點(diǎn)、某一項(xiàng)功能或者是某一種實(shí)現(xiàn)方式上，而是將多種影響因素綜合起來考慮，從大量資料中獲取設(shè)計(jì)靈感，豐富設(shè)計(jì)方法、提升設(shè)計(jì)水平。除了理論資料以外，設(shè)計(jì)人員還要多參考一些成熟的設(shè)計(jì)作品，因?yàn)檫@些作品無論型號(hào)大小、功能如何，都是經(jīng)過市場考驗(yàn)并獲取認(rèn)可的，設(shè)計(jì)人員可以將自己預(yù)想的方案與這些成品進(jìn)行對比，找到設(shè)計(jì)中不符合現(xiàn)實(shí)的地方，并加以改正[3]。

2.2.2 有效利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和RTIZ理論

計(jì)算機(jī)技術(shù)是自動(dòng)化設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)，而當(dāng)今時(shí)代屬于信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)處于時(shí)刻發(fā)展之中，設(shè)計(jì)人員要時(shí)刻了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，將最先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，目前比較常見的應(yīng)用就是CAD一級(jí)PRO-E等，要熟練掌握這些設(shè)計(jì)工具的使用方法，不斷提升設(shè)計(jì)效率和修改效率。設(shè)計(jì)完成以后，設(shè)計(jì)人員還可以利用仿真模擬等方式對自己設(shè)計(jì)的作品進(jìn)行模擬分析，找出其中存在的問題并及時(shí)修改，提升設(shè)計(jì)的可靠性。TRIZ法屬于一種系統(tǒng)理論，也屬于一種方法工具，系統(tǒng)對世界上的高水平專利進(jìn)行集中分析，為人們提供解決問題的方法，設(shè)計(jì)人員在研發(fā)自動(dòng)化設(shè)備的過程中如果遇到問題，就可以從TRIZ理論中尋找解決方法，首先是要將設(shè)計(jì)中的問題轉(zhuǎn)化為TRIZ問題，然后用系統(tǒng)中的理論得出模擬解，最后將模擬解在轉(zhuǎn)化成自己需要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2.2.3 形成一種機(jī)械創(chuàng)新思維

自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)工作具有一定的特殊性，不僅要求技術(shù)人員掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)要求其具有創(chuàng)造性思維。設(shè)計(jì)人員要將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式與現(xiàn)代設(shè)備功能要求綜合起來考慮，打破傳統(tǒng)思維的束縛，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及電子技術(shù)作為基本依據(jù)，大膽創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念和方法，如果設(shè)計(jì)人員不能靈活使用設(shè)計(jì)手段，對所有設(shè)計(jì)工作都保持相同的看法，那么其最終設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品一定也沒有什么創(chuàng)新之處，且所有作品都大致相同，這樣就沒有將機(jī)械設(shè)計(jì)的價(jià)值發(fā)揮出來。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前、設(shè)計(jì)過程中乃至設(shè)計(jì)完成以后都要保持一種創(chuàng)新思維，善于聯(lián)想，將相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)綜合考慮在內(nèi)，不斷探索新的思路和方法，使設(shè)計(jì)出的自動(dòng)化設(shè)備功能更全面、適應(yīng)能力強(qiáng)、成本更低[4]。

總結(jié)：未來一段時(shí)間內(nèi)，我國自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)將向著簡約的方向發(fā)展，設(shè)計(jì)中將更多的應(yīng)用到先進(jìn)技術(shù)，這就要求設(shè)計(jì)人員發(fā)展創(chuàng)新性思維，參考設(shè)計(jì)論文和成熟作品，有效利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和TRIZ理論，在滿足設(shè)備各項(xiàng)功能要求的基礎(chǔ)上盡量降低成本，提升設(shè)備的競爭力。

[1]周文豪.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究[J].科技與企業(yè),2013，12（14）07：318+320.

[2]周海峰.日用品生產(chǎn)流水線自動(dòng)化專用機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2013，13（15）16：10-12.

[3]杜巧連,陳旭輝,舒柏和.自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械管理開發(fā),2015，10（12）06：27-29+32.

[4]王平.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014，14（16）05：94.

TU7

B

1007-6344（2017）04-0090-01

鞏銘昆（1997-）男，吉林長春人，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)

鄒楊（1996-）男，四川夾江縣人，材料成型及控制專業(yè)

何和東(1998-)男，海南文昌人，自動(dòng)化與電氣工程專業(yè)