現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)與方法探討

王海龍 陳思嘉

華夏外包服務(wù)(遼寧)有限公司

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)與方法探討

王海龍 陳思嘉

華夏外包服務(wù)(遼寧)有限公司

機(jī)械工程是一門(mén)古老的學(xué)科，它總是伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新迭代，不斷用新技術(shù)與工藝滿(mǎn)足著人們的需求，推動(dòng)整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以指數(shù)級(jí)在前進(jìn)，與此相伴帶來(lái)的是機(jī)械技術(shù)和工藝的革新。本文立足于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的大背景，探討當(dāng)下機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)與方法面臨的新機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；技術(shù)；方法；探討

0 引言

任何機(jī)械制造的前提是機(jī)械設(shè)計(jì)，好的機(jī)械設(shè)計(jì)能起到機(jī)械生產(chǎn)事半功倍的效果，對(duì)于生產(chǎn)效率、生產(chǎn)的穩(wěn)定性等都作用明顯。當(dāng)前，伴隨著新的科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)工作也面臨著更多的機(jī)遇，新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法層出不窮，也因此受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)較多，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)、系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)等，一定程度上推動(dòng)了機(jī)械制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展，因此，加強(qiáng)這些技術(shù)的分析，能夠?yàn)槠鋵?shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)主要借助專(zhuān)業(yè)軟件強(qiáng)大的運(yùn)算及圖形設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)主要應(yīng)用CAD軟件。實(shí)踐表明，使用CAD軟件進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)，不僅設(shè)計(jì)效率高，而且能從不同視圖觀(guān)察機(jī)械設(shè)計(jì)狀況，修改方便，因此，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用較高的軟件。使用CAD軟件進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下步驟：首先，確定數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，一般情況下有現(xiàn)成的機(jī)械數(shù)學(xué)模型可供運(yùn)用，但對(duì)于沒(méi)有數(shù)學(xué)模型的機(jī)械零件設(shè)計(jì)，應(yīng)在充分分析機(jī)械各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上建立正確的數(shù)學(xué)模型；其次，設(shè)計(jì)合理的程序框圖，計(jì)算各部件的性能、參數(shù)，為實(shí)際的設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供指導(dǎo)。再次，使用專(zhuān)門(mén)語(yǔ)言進(jìn)行程序的編制。最后，加強(qiáng)對(duì)編制程序的細(xì)節(jié)檢查，并輸入相關(guān)參數(shù)進(jìn)行模擬，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械零件存在的瑕疵，通過(guò)認(rèn)真調(diào)試，使其更好的符合設(shè)計(jì)要求。

1.2 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中越來(lái)越注重環(huán)保節(jié)能方面的考慮。當(dāng)前，節(jié)能性能是衡量機(jī)械設(shè)備或零件性能的重要指標(biāo)之一，因此，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中一方面先應(yīng)從材料選擇、使用性、加工工藝、結(jié)構(gòu)布局等方面注重節(jié)能方面的考慮，以提高能源利用率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。另一方面，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)質(zhì)量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的資源，降低污染物的排放。

1.3 系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

系統(tǒng)化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)指將設(shè)計(jì)工作逐層進(jìn)行劃分，確定每層所用的設(shè)計(jì)技術(shù)及方法，最后將各層有機(jī)的整合完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。首先，確定最佳的分解層次，為模型化及優(yōu)化工作的開(kāi)展提供便利。其次，分界面應(yīng)簡(jiǎn)單，應(yīng)選擇在要素結(jié)合聯(lián)系較為簡(jiǎn)單的位置。最后，正確處理功能分解與系統(tǒng)分解間的關(guān)系，尤其應(yīng)將關(guān)系密切的要素結(jié)合在一起。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工作開(kāi)展中為提高工作效率，減少不良狀況的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員除熟練掌握專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)技術(shù)外，還應(yīng)掌握一定的設(shè)計(jì)方法，以達(dá)到事半功倍的設(shè)計(jì)目的，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，設(shè)計(jì)人員尤其應(yīng)注重以下內(nèi)容的認(rèn)真落實(shí)：

(1)明確步驟及功能要求。為提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好以下兩方面工作：一方面，明確設(shè)計(jì)步驟。機(jī)械設(shè)備或零件千差萬(wàn)別，設(shè)計(jì)時(shí)除存在細(xì)小的差別外，大部分步驟相似。首先，充分分析機(jī)械設(shè)計(jì)需求，明確機(jī)械設(shè)計(jì)的約束條件，制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。其次，在對(duì)機(jī)械功能認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，確定相關(guān)參數(shù)，并提出多套設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行對(duì)比分析。最后，確定最佳的設(shè)計(jì)方案，使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)工具，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其應(yīng)準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如機(jī)械尺寸、特性等。另一方面，明確功能要求是機(jī)械設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，是確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)機(jī)械耐磨性、穩(wěn)定性、壽命、剛度、強(qiáng)度等方面的要求。同時(shí)，還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)工藝性方面的考慮。

(2)注重相關(guān)參數(shù)的計(jì)算?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中相關(guān)參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確與否往往給機(jī)械制造質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)機(jī)械運(yùn)行情況進(jìn)行模擬，掌握機(jī)械運(yùn)行規(guī)律，在對(duì)其受力情況深入分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算相關(guān)參數(shù)，期間尤其應(yīng)注重機(jī)械零件強(qiáng)度參數(shù)研究。機(jī)械零件強(qiáng)度由變應(yīng)力強(qiáng)度與靜應(yīng)力強(qiáng)度之分，而變應(yīng)力包括對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力、非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)需求，加強(qiáng)各種類(lèi)型變應(yīng)力變化規(guī)律的分析，確保機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿(mǎn)足實(shí)際要求。另外，機(jī)械運(yùn)行中不可避免的受到摩擦力影響，為延長(zhǎng)其使用壽命，提高機(jī)械的抗摩擦能力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重關(guān)鍵位置的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)。

(3)選擇合適機(jī)械的材料。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中使用的材料會(huì)影響機(jī)械質(zhì)量及性能的充分發(fā)揮與否，因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注重把握以下內(nèi)容：一方面，選擇合適的機(jī)械材料?，F(xiàn)代機(jī)械材料類(lèi)型比較多，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料，其中金融材料具有較好的力學(xué)性能，能很好的滿(mǎn)足機(jī)械零件用途與性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蝕性，在冷凍、化工設(shè)備中較為常用；陶瓷材料熔點(diǎn)高、耐腐蝕性強(qiáng)、硬度高，一般用于切削刀具制造中；復(fù)合材料具有較好的彈性模量及強(qiáng)度，主要應(yīng)用與制造航天、航空設(shè)備。因此，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)機(jī)械的性能要求選擇對(duì)應(yīng)的材料。另一方面，還應(yīng)綜合考慮一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。如機(jī)械零件的應(yīng)力、荷載性質(zhì)及大小；機(jī)械零件所處的環(huán)境、溫度等；材料的供應(yīng)狀況，尤其應(yīng)考慮所用材料的價(jià)格等，保證在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，最大限度的減少制造成本開(kāi)支。

3 結(jié)論

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是支撐機(jī)械制造行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，加強(qiáng)相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)及方法的研究意義重大。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及方法的研究得出以下結(jié)論：

(1)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用的技術(shù)較多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在綜合考慮機(jī)械設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械設(shè)備或零件工作實(shí)際，采取針對(duì)性設(shè)計(jì)技術(shù)，確保設(shè)計(jì)工作質(zhì)量。

(2)為提高設(shè)計(jì)工作效率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法，并結(jié)合自身工作實(shí)際加以總結(jié)與反思，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中的問(wèn)題，提高現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)工作水平，為設(shè)計(jì)出更多優(yōu)質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品做好鋪墊。

[1]陳彤.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究及其創(chuàng)新[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2015(02)：195-197.

[2]宋昊妍.論現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù)，2015(04)：158-160.

[3]關(guān)博文.淺議現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念和技術(shù)展望[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016(01)：171-172.