現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

游年華

（閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 南平 353000）

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法論是對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法將機(jī)械設(shè)計(jì)工作上升到理性、系統(tǒng)以及邏輯的層次。特別是隨著智能技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，智能系統(tǒng)以及無人操作等系統(tǒng)設(shè)計(jì)為當(dāng)前礦山機(jī)械裝備設(shè)計(jì)提供了新的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在不斷發(fā)展中已經(jīng)趨于成熟，具有系統(tǒng)性和科學(xué)性，能夠有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員的設(shè)計(jì)能力。而將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法應(yīng)用在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中，是提高礦山機(jī)械裝備性能的重要發(fā)展趨勢。

1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用優(yōu)勢

在礦山開采過程中的復(fù)雜性和難度都比較大，而在開采過程中，對礦山機(jī)械進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠在極大程度上提高礦山開采的效率和質(zhì)量，能夠保證礦山開采的安全性。為了保證礦山機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用可靠性，需要對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分研究和探討，這是提升礦山機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率與安全的重要基礎(chǔ)。礦山機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)水平會直接影響整個(gè)礦山開采過程的安全性、開采效率以及產(chǎn)出礦石的質(zhì)量。我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)水平的提高，因此，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)體系中，對提高礦山機(jī)械設(shè)備的可靠性和整體質(zhì)量有重要幫助。特別是將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理念應(yīng)用在礦山機(jī)械裝備設(shè)計(jì)過程中，對促進(jìn)礦山機(jī)械設(shè)備的智能化、綠色化以及生態(tài)化發(fā)展有重要幫助。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的原則

在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，必須堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)原則。因?yàn)樵趯θ魏我环N機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都必須強(qiáng)調(diào)人在機(jī)械運(yùn)行過程中的特殊作用。堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)原則，需要從多個(gè)方面對機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分考慮。例如，在對礦山機(jī)械的體型功能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持以人為本的原則，要盡可能確保機(jī)械設(shè)備體型功能能夠方便人員進(jìn)行操作。此外，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，為了確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，也必須堅(jiān)持以人為本的原則，盡可能采取有效措施防止機(jī)械設(shè)備對人體造成的不利影響。主要表現(xiàn)在以下方面：其一，在對礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能降低噪音對人體造成的不利影響。因?yàn)殚L期處于噪音環(huán)境下，操作人員的精力容易被分散，很容易因?yàn)樵胍粲绊懚霈F(xiàn)安全事故。因此，在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮以人為本的設(shè)計(jì)原則，盡可能采取降噪設(shè)計(jì)以及人性化設(shè)計(jì)，利用科學(xué)技術(shù)手段對礦山機(jī)械進(jìn)行合理降噪以及除噪。其二，要對礦山機(jī)械工作臺的構(gòu)造進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)。例如，操作臺的位置可以根據(jù)人體眼睛的最佳角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不僅能夠提高機(jī)械設(shè)備的人性化水平，同時(shí)，還能夠降低操作者在操作過程中產(chǎn)生的視覺疲勞感，對提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行安全性有重要幫助。

3 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)理念

3．1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用優(yōu)化設(shè)計(jì)理念對礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其最主要的原則是用最少的付出獲取最佳的優(yōu)化效果。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須尋找合理的參數(shù)，這樣能夠保證在滿足各種設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在軟件環(huán)境設(shè)計(jì)過程中，使用的開發(fā)軟件主要包括3DMAX、3D開發(fā)引擎以VC++等。其中，VC++是由微軟開發(fā)的面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)平臺；而3DMAX的主要功能是制作三維模型以及動畫；3D開發(fā)引擎的主要功能是開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)軟件的基本功能，同時(shí)，具有多種功能引擎庫。

在對礦山機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，必須對礦產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的主要構(gòu)成以及各個(gè)部位的參數(shù)有所了解和掌握，這樣才能夠利用先進(jìn)的科學(xué)方法建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，查找出最優(yōu)的問題解決方案。在礦山機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，對優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分應(yīng)用，能夠在極大程度上提高礦山機(jī)械設(shè)備的開采效率，可以節(jié)省礦山機(jī)械設(shè)備的制造成本以及維護(hù)成本，在確保礦山機(jī)械設(shè)備能夠順利完成開采任務(wù)的同時(shí)，提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效益。

3．2 智能化設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，對計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠提高現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的智能化水平，并且提升機(jī)械設(shè)備的工作性能。在進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)的過程中，需要對控制器、傳感器、執(zhí)行系統(tǒng)等進(jìn)行充分考慮，以現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)方法作為基礎(chǔ)，建立智能機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)。要確保機(jī)械設(shè)備能夠完成數(shù)據(jù)收集、問題查找等功能，這樣才能節(jié)省人力，提高礦山機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用性能，同時(shí)，可以提升機(jī)械礦山機(jī)械設(shè)備對環(huán)境的適應(yīng)性。從而保證礦山機(jī)械設(shè)備能夠在惡劣的開采環(huán)境中完成開采工作，提高礦山開采效率與質(zhì)量。目前，在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用的技術(shù)方法主要包括CAD技術(shù)、虛擬技術(shù)以及數(shù)值模擬技術(shù)等，對這些技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠在很大程度上促進(jìn)礦山機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展。

3．3 綠色設(shè)計(jì)

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)水平的不斷提升，為了對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善以及治理，在當(dāng)前的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，必須重視綠色設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)過程中的充分應(yīng)用，這也是當(dāng)前現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的重要發(fā)展趨勢。以礦山機(jī)械設(shè)備為例，在運(yùn)行過程中需要柴油，而柴油會產(chǎn)生大量有害氣體，對周圍的環(huán)境以及空氣質(zhì)量產(chǎn)生較大污染，不利于促進(jìn)礦山環(huán)境保護(hù)工作的發(fā)展。這就需要設(shè)計(jì)人員堅(jiān)持以環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的理念作為指導(dǎo)，將綠色設(shè)計(jì)方法滲透在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。在設(shè)計(jì)過程中，還要做到統(tǒng)籌兼顧，提高整體環(huán)保性能。在對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)的過程中，要注意對機(jī)械設(shè)備的各個(gè)零件進(jìn)行重復(fù)利用，最好使用可重復(fù)利用的配件。同時(shí)，要注意對機(jī)械設(shè)備的噪音問題進(jìn)行有效處理，盡可能減少噪音對周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響，在最大可能上提高環(huán)境生態(tài)效益。

3．4 可靠性設(shè)計(jì)

對礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，也就是確保能夠滿足機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的可靠性而開展的功能性設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)備的可靠性指的是設(shè)備在運(yùn)行過程中，在規(guī)定的條件以及時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能?？梢哉f，機(jī)械設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)是直接影響機(jī)械設(shè)備運(yùn)營效率以及運(yùn)行效果的關(guān)鍵。利用可靠性設(shè)計(jì)方法，可以確保礦山機(jī)械設(shè)備在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上完成礦山開采工作，確保能夠滿足礦山開采需求。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，充分應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮可能存在的潛在安全事故，要根據(jù)可能存在的危險(xiǎn)因素，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。這樣能夠保證機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，面對危險(xiǎn)因素時(shí)能夠及時(shí)應(yīng)對，盡可能降低危險(xiǎn)因素對機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的不利影響。一般情況下，機(jī)械設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)可能會包含優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，例如，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，對機(jī)械設(shè)備的可靠性進(jìn)行觀察分析和改進(jìn)，需要對約束條件進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，保證機(jī)械設(shè)備能夠在正式開采運(yùn)行過程中穩(wěn)定運(yùn)行。

3．5 虛擬設(shè)計(jì)

信息化技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)化以及信息化的有效融合，而虛擬設(shè)計(jì)是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用比較廣泛的設(shè)計(jì)技術(shù)。在對礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要考慮到不同環(huán)境對機(jī)械設(shè)備應(yīng)用產(chǎn)生的影響，要盡可能提高機(jī)械設(shè)備對環(huán)境的適應(yīng)性。

這樣才能夠確保機(jī)械設(shè)備能夠在任何外在因素影響下可以正常工作，防止在工作過程中對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行不斷調(diào)試，這樣能夠進(jìn)一步確保礦山機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用過程中的工作效率。而虛擬設(shè)計(jì)方法在應(yīng)用過程中，可以將礦山機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入虛擬系統(tǒng)中，這樣有利于將礦山機(jī)械設(shè)備在虛擬環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)研究，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)在礦山機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中存在的問題，然后，制定有針對性的解決措施。利用虛擬設(shè)計(jì)方法可以提高礦山機(jī)械設(shè)備在實(shí)際開采環(huán)境中的工作效率。

4 結(jié)語

綜上所述，對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)行有效應(yīng)用能夠在很大程度上促進(jìn)礦山開采工程的發(fā)展以及進(jìn)步。在當(dāng)前礦山機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的過程中，設(shè)計(jì)人員要堅(jiān)持學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及現(xiàn)代礦山機(jī)械設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，促進(jìn)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的智能化、精密化以及人性化發(fā)展。與此同時(shí)，礦山機(jī)械設(shè)計(jì)人員還要努力提升自身的專業(yè)素質(zhì)以及綜合素養(yǎng)，提高自身的社會責(zé)任感以及歷史使命感，才能夠促進(jìn)我國礦山開采事業(yè)的發(fā)展。