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機械結構創新設計方法探討

作者:admin 更新時間:2019年03月19日 16:45:25

  摘要:如今,機械設備已經是工業發展不能缺少的工具之一,機械行業在經濟和科技的共同帶動下也取得了很大的進步。與此同時,機械行業在持續發展中也出現了各種各樣的問題,和發達國家的機械企業相比還是存在著一定的差距。為了尋求更快更好的發展,應該加強機械結構的創新,因此,本文對機械行業的發展現狀做出了總結分析,對如何改進機械結構的設計方法進行了深入探討。


  關鍵詞:機械機構;創新


  創新對一個行業乃至國家來說都有著重要的意義,機械行業作為工業的一個組成部分,也不例外,只有不斷地創新才能實現產業結構的轉型,才能從根本上實現高層次的發展。目前,機械設備由于缺少創新,出現了很多問題,這也給工業和人民的生活造成了不良影響。因此,應該加大機械結構的創新研究,提高工作效率,較少環境污染,在優化內部結構的同時促進機械設備革新,實現機械行業的高質量發展。


  一、機械機構設計原理及原則要求


  1、組合原理


  要想實現機械結構的創新,就要對機械結構的設計原理有一個全面的了解。目前,我國存在的諸多機構設計,如棘輪機機構、凸輪機構等,這些機構設計方法比較簡單,已經不適應現在的機械發展要求。棘輪機構運動性能不佳,能夠進行間歇性的運動,但是無法實現長期的運行,導致工作效率很低。凸輪機構較棘輪機構來說運動性能有了一定的改善,但是運動的速度和周期無法控制,也就是只能保持一種運動規律,適應性較差。另外,齒輪機構也是目前機械企業常用的一種機構形式,它在運動性能上和動力特性上比前兩種機構強,能夠進行持久的運動,但是運動形式還是比較簡單,只能使用在一種機械設備上,存在著很大的缺陷。這三種單一的結構由于設計簡單,性能相對來說比較差,一般在具體操作上會將兩種或者三種機構進行綜合使用,取其長去其短,充分發揮這些機構的長處。但是,這種組合使用會將機械操作過程變得更加復雜,占用的場地也不較大,不利于提高經濟效益,因此,需要研制出一種設備,能夠集合三種機構的長處,同時在其他性能上也會有所改善。


  2、變異原理


  變異原理是指在設計之前,對確定的原始機構進行分析,根據其功能約束和機構組成選擇合適的處理方法,實現機構運動的轉化,形成運動鏈。這種運動鏈在形成之初一般不夠全面,需要根據其特點和要求選擇處理方法,按照一定的順序進行排列,增強其系統性。由此產生出更多的再生運動鏈,與原始機構形成對應,這就是機械機構的變異原理。


  二、機械機構創新設計分析


  1、設計原則


  機械在其發展進程中已經積累了很多的經驗,這些經驗對于如今的機械機構來說就是應該遵循的基本設計原則。這些原則有著深刻的意義,只有嚴格遵守了,才能夠設計出實用性更強的機械機構。機械機構的設計原則有四個方面,包括對機構運動鏈進行縮短的原則、選擇合適的原動機原則、選取正確的運動副原則和盡量降低機構尺寸的大小。首先,對機構運動鏈進行縮短原則是針對成本問題提出的,一般來說,運動鏈越長,震動量就會越多,就會造成更多的積累誤差,從而產生了資源浪費,增加成本。因此,這條原則就是提醒設計人員嚴格控制運動鏈的長度和數量,運動鏈并不是越少越好,它有一個最佳水平點,工作人員應該結合機構的特點分析出這個最佳水平點,根據準確的數據選擇運動鏈的長度和寬度,進而降低積累誤差,減少成本支出。


  其次,要選擇適合的原動機。原動機的種類有很多,例如水力、風力、熱力等等,根據這些自然能源制作而成的發動機就是原動機。機械設備的運行也要依靠原動機為其提供能源,保證機構能夠正常運動。因此,工作人員在進行設計時應該選擇合適的原動機,選擇的數量和種類要根據當地的條件進行綜合考慮。第三,要選擇正確的運動副原則,這個原則是為了限制某種相對運動而提出的,由于機械機構內部構件比較復雜,零件與零件之間很容易發生接觸和碰撞,由此產生某種壓力,形成相對運動。運動副原則分為高副原則和低副原則,這兩種原則有著不一樣的特征,尤其是在抗磨損性能上有著很大的差異。因此,設計人員要根據機構的特點選擇合適的運動副原則,使其優點能夠有效的發揮出來。第四,降低機構尺寸的大小。機械機構一般體積較大,占用的土地也比較多,因此設計人員要進行適當的緊湊,在機構部件完整,不妨礙運行的前提下適當的降低尺寸,從而節省空間。另外,在選擇零件時,應該盡量使用多功能的構件,這樣既可以提高效率,又能夠節省開支。


  2、具體措施


  機械機構設計的創新性包括兩個方面,組合原理設計法和變異構型設計法,這兩種方法能夠彌補傳統的機構設計的不足,實現資源利用率的最大化。根據上文提到的,目前我國的機構設計還不夠成熟,一些機構還存在著運動能力上的不足。因此,要充分利用組合原理對其進行改造和優化。一種單一的機構很難滿足機械的運行要求,如果將這些機構進行組合,按照一定的順序使其配合運行,就能夠有效的克服動力特性上的缺點。由于齒輪機構、棘輪機構和凸輪機構結構比較簡單,操作起來也不復雜,只要將其科學連接,就能夠投入使用。此外,機構設計還可以利用變異結構來制造性的結構,這種設計方法要求改變機構的特殊性能,使其逐漸具備新的結構,從而使性能發生改變。這兩種方法都是基于機械機構的設計原理提出來的,既可以單獨使用也可以綜合利用,工作人員應該對設計原理進行全面了解,設計出更加科學的方案,將多種影響因素考慮在內,控制成本,注重環保,提高經濟效益和社會效益。


  結束語:目前機械機構在設計上還存在著很多的問題,導致機構發展和技術發展的不協調。工作人員應該對機械機構的原理進行仔細研究和分析,遵循機構設計原則,從實際操作中獲得創新的靈感,以此促進機械行業的穩定、持續發展。

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