現(xiàn)代機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計分析與研究

摘要：隨著我國科學(xué)社會的不斷進(jìn)步，機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的也越來越迅速，各種各樣的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)械產(chǎn)品主要是由機(jī)械零部件組成的，機(jī)械零部件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)直接決定著機(jī)械產(chǎn)品是否合格，因此機(jī)械零部件的質(zhì)量安全問題和創(chuàng)新設(shè)計對于發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品的未來發(fā)展具有重要意義。本文以內(nèi)燃機(jī)為例主要分析了現(xiàn)代機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計研究，闡述了機(jī)械零部件的設(shè)計策略，希望能為我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)提供一些建議和幫助。

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

0 ?引言

現(xiàn)代社會下機(jī)械零部件的設(shè)計已經(jīng)走向了世界，逐漸往世界化方向發(fā)展，所以對機(jī)械產(chǎn)品零部件的設(shè)計就變得尤為重要，著重對機(jī)械零部件的研究開發(fā)，充分發(fā)揮機(jī)械零部件創(chuàng)造人員的創(chuàng)造力和想象力。利用我國先進(jìn)的科學(xué)理念對機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，自邁入信息化社會以來，我國的機(jī)械零部件研究越來越依靠計算機(jī)輔助設(shè)計，在很大程度上解決了制作零部件模型時的困難，但是因?yàn)楦鞣N原因，在計算機(jī)輔助下生產(chǎn)出來的零部件與實(shí)際需求還是存在著很大的誤差，因此繼續(xù)探索有關(guān)機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計是目前首先需要解決的問題。

1 ?傳統(tǒng)機(jī)械零部件設(shè)計中存在的局限性問題

所謂機(jī)械零部件的設(shè)計主要是根據(jù)專業(yè)技術(shù)人員的思維創(chuàng)造能力進(jìn)行制作的，設(shè)計、建模、研究、制造出符合生產(chǎn)規(guī)格方便內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械設(shè)備使用的機(jī)械零部件[1]。在以往傳統(tǒng)的機(jī)械零部件設(shè)計中，零部件的設(shè)計主要是根據(jù)當(dāng)前機(jī)械設(shè)備所需，或者根據(jù)操作人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制造的。這個過程沒有對整個內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行建模分析，沒有通過力學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)、公式對機(jī)械零部件進(jìn)行細(xì)致地研究，在這樣條件下生產(chǎn)出來的機(jī)械零部件大多比較粗糙，使用壽命也短，雖然在那個時候這種生產(chǎn)模式確實(shí)解決了很多問題，設(shè)計速度和質(zhì)量也比較穩(wěn)定，但是隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式已經(jīng)滿足不了我國對于機(jī)械設(shè)備的需求，無論是生產(chǎn)速度還是生產(chǎn)質(zhì)量都得不到技術(shù)上的支持和保障。目前，我國的機(jī)械零部件設(shè)備生產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到了成熟狀態(tài)，零部件的生產(chǎn)速度和精準(zhǔn)度都得到了很大程度上的改善，但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中還存在著諸多問題，比如零部件因?yàn)榻?jīng)常摩擦導(dǎo)致?lián)p壞、防腐工作做得不到位、零部件表面斷裂等等。同時在使用的過程中，機(jī)械零部件也存在著一定的局限性，在設(shè)計零部件模型的過程中因?yàn)樵O(shè)計人員的思想落后或者專業(yè)技術(shù)不合格導(dǎo)致的零部件設(shè)計不合理情況時常發(fā)生，這就導(dǎo)致了零部件模型粗糙，關(guān)鍵部位設(shè)計不精準(zhǔn)，設(shè)計出來的零部件與實(shí)際要求有出入，因此在科技發(fā)達(dá)的社會里，我國的生產(chǎn)技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)，要想對機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計研究主要的培養(yǎng)方向在于設(shè)計人才上[2]。

2 ?機(jī)械零部件設(shè)計的創(chuàng)新思維運(yùn)用

機(jī)械零部件的設(shè)計工作本身就具有一定的思維能力和創(chuàng)造能力，是對整個機(jī)械設(shè)備行業(yè)的創(chuàng)造和革新，但是出于各種原因，我國急需大量的機(jī)械設(shè)計人才。目前社會上大部分的機(jī)械零部件設(shè)計人員缺乏一定的創(chuàng)造能力和思維能力，忽略了創(chuàng)新思維這一重要思想，進(jìn)而就導(dǎo)致了很多機(jī)械零部件具有一定的局限性，無法發(fā)揮出其應(yīng)該有的作用。對于設(shè)計者而言，零部件設(shè)計者應(yīng)該充分的運(yùn)用自身所學(xué)和自身的思維創(chuàng)造能力對機(jī)械零部件進(jìn)行創(chuàng)新研究，把自己的想象力、思維能力以及專業(yè)技術(shù)融入機(jī)械零部件生產(chǎn)當(dāng)中[3]。同時設(shè)計者應(yīng)該充分地發(fā)揮自己的設(shè)計理念，進(jìn)而把自己的設(shè)計理念和設(shè)計要求集合起來，從而完成自身的思維創(chuàng)新，再通過日常的工作加強(qiáng)自身的創(chuàng)新意識，突破自己思維的局限性，以自己的創(chuàng)造能力為主要生產(chǎn)技術(shù)，以設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為核心，從多方面角度對機(jī)械零部件進(jìn)行思考，進(jìn)而才能根據(jù)不同內(nèi)燃機(jī)的不同要求生產(chǎn)出相應(yīng)規(guī)格的設(shè)備。要想完成對機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計就要嚴(yán)格地要求設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)能力，保證在正常的基礎(chǔ)操作之上進(jìn)行設(shè)計研究，設(shè)計人員需要明白內(nèi)燃機(jī)機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品規(guī)劃，明白內(nèi)燃機(jī)的原理，對相關(guān)零部件進(jìn)行技術(shù)上的設(shè)計，通過建立模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析不斷地改進(jìn)設(shè)計，還要熟練地掌握現(xiàn)代科技設(shè)計裝備，用專業(yè)的技術(shù)操作，制作出合格的零部件產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上通過自身的思維與創(chuàng)造力完成對機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計，追求零部件的新功能、新設(shè)計、新結(jié)構(gòu)、新工藝，從多方面實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件的設(shè)計創(chuàng)新。

3 ?現(xiàn)代機(jī)械零部件設(shè)計策略

3.1 科學(xué)地把握機(jī)械設(shè)計內(nèi)容和要求 ?對于整個機(jī)械設(shè)計過程和機(jī)械設(shè)備而言，機(jī)械零部件設(shè)計都是重要組成部分，只有生產(chǎn)出合格的機(jī)械零部件，才能保證機(jī)械設(shè)備的具體使用功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)計的機(jī)械性能[4]。因此科學(xué)地把握機(jī)械設(shè)計對整個制造過程都起到至關(guān)重要的作用。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行分析，把所有的設(shè)計要求進(jìn)行分析歸納和總結(jié)，把每一個部位的零部件的性能、參數(shù)和設(shè)計要求都要銘記于心，精確地把握零部件的結(jié)構(gòu)、材料和精度。在設(shè)計機(jī)械零部件時，要考慮到零部件的耐磨性、強(qiáng)度、使用壽命、剛度、耐熱性和精度等，對于生產(chǎn)工藝要求一個明確地要求，制作出嚴(yán)格精準(zhǔn)的零部件裝配圖，保證生產(chǎn)工作可以有效進(jìn)行。同時在此設(shè)計基礎(chǔ)上再考慮維修便利、設(shè)計成本、生產(chǎn)成本等問題，在設(shè)計完成之后，要對機(jī)械零部件進(jìn)行分析，對該零部件進(jìn)行防腐處理，延長機(jī)械零部件的使用壽命，同時滿足生產(chǎn)共產(chǎn)對于機(jī)械設(shè)備的噪聲控制需求和安全需求，用科學(xué)的機(jī)械設(shè)計內(nèi)容迎合機(jī)械零部件的設(shè)計要求，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零部件，保證內(nèi)燃機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行，延長內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。

3.2 對機(jī)械零部件的失效形式進(jìn)行嚴(yán)格的計算 ?無論哪一種規(guī)格的機(jī)械零部件在實(shí)際使用的過程中，都會因?yàn)椴豢深A(yù)知的意外發(fā)生零部件的失效情況，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)無法正常工作[5]。其中主要的失效形式分為、表面壓碎、撕裂、塑性變形、共振、過度彈性等等。要想加強(qiáng)對機(jī)械零部件失效形式的管理，就要首先對問題進(jìn)行分析、檢測，并且通過嚴(yán)格的計算制定出合理有效的解決方案，并且依據(jù)方案對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的措施。具體的操作辦法主要分為五步，第一步需要根據(jù)內(nèi)燃機(jī)零部件的抵抗斷裂情況進(jìn)行分析計算，確保內(nèi)燃機(jī)零部件的強(qiáng)度要求符合正常的生產(chǎn)要求。第二步就需要技術(shù)人員根據(jù)剛度準(zhǔn)則也就是負(fù)荷作用，加強(qiáng)零部件對彈性變形的抵抗能力，確保零部件在抵抗過程中一直處于彈性最大值之內(nèi)。第三步設(shè)計人員需要對零部件的震動穩(wěn)定程度進(jìn)行計算預(yù)測，保證內(nèi)燃機(jī)在工作的過程中不會因?yàn)檎饎臃冗^大而導(dǎo)致機(jī)械零部件與設(shè)備發(fā)生共振，在測試的過程中要保證機(jī)械零部件的振動頻率，確保零部件在工作時的振動頻率可以在允許范圍之內(nèi)。第四步就是有關(guān)機(jī)械零部件的耐熱準(zhǔn)則，在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行工作的過程中會產(chǎn)生非常大的熱量，在如此高溫的工作環(huán)境之下就需要機(jī)械零部件具有一定強(qiáng)度的耐熱性，防止因?yàn)闇囟冗^高導(dǎo)致機(jī)械零部件發(fā)生氧化、變形、膠化等問題。第五步需要技術(shù)人員考慮到機(jī)械零部件的耐磨能力，因?yàn)樵趦?nèi)燃機(jī)工作的過程中，長時間保持機(jī)械之間的持續(xù)運(yùn)動，竟然會出現(xiàn)機(jī)械零部件磨損嚴(yán)重的情況，久而久之會對零部件的機(jī)構(gòu)形狀、強(qiáng)度都會產(chǎn)生影響，所以在設(shè)計之初就要根據(jù)實(shí)際情況采取有效的措施保證零部件的磨損強(qiáng)度，增加內(nèi)燃機(jī)的使用壽命[6]。

3.3 機(jī)械零部件設(shè)計的全面優(yōu)化 ?在現(xiàn)在機(jī)械零部件的設(shè)計中，除了保證設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之外，還要根據(jù)相關(guān)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械學(xué)理論方法對機(jī)械零部件的全面優(yōu)化。比如機(jī)械動力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、摩擦學(xué)等等，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，會有越來越多的機(jī)械零部件生產(chǎn)技術(shù)被開發(fā)出來，無論是國家還是機(jī)械工廠都要及時的引進(jìn)這種技術(shù)對目前的生產(chǎn)情況進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。計算機(jī)信息技術(shù)和智能化技術(shù)就是顯著代表，計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工廠中的應(yīng)用保證了機(jī)械模型設(shè)計的精準(zhǔn)性和立體形，更加方便設(shè)計人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計從而提高了機(jī)械零部件的設(shè)計質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率[7]。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，工程制造領(lǐng)域也隨之得到了進(jìn)步發(fā)展，要想加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的使用效果就必須加強(qiáng)對機(jī)械零部件的創(chuàng)新設(shè)計研究，這直接決定著機(jī)械設(shè)備的功能和效果。只有基于科學(xué)的理論和方法才能培養(yǎng)出更好的專業(yè)性人才，研發(fā)出具有科學(xué)性和實(shí)用性的科學(xué)設(shè)備，進(jìn)而促進(jìn)我國機(jī)械領(lǐng)域的不斷發(fā)展，提高我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

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作者簡介：白躍輝（1986-），男，河南西華人，助教，學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計與機(jī)械加工。