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機械零部件的創新設計研究

作者:admin 更新時間:2019年03月19日 16:47:48

  摘要:機械零部件是構成機械產品的重要結構,機械產品部件的設計情況直接決定了機械的質量、功能等特性,因此機械零部件設計是機械制造業的靈魂。隨著我國機械制造業的迅速發展,現代機械零部件設計已逐漸向國際化過渡,在新時期的機械產品零部件的設計中需要著重強調創新設計,零部件設計者應充分發揮機械的創造力、想象力,在科學的設計理念的基礎上,利用先進的設計思想與方法進行產品零部件的創新設計。文章首先對機械零部件的創新設計思想與創新方法進行了論述,然后通過一個機械零部件創新的實例進行了詳細的分析,充分展示了創新零件設計帶來的巨大社會效益與經濟效益。


  關鍵詞:機械零部件;創新設計;機械制造


  隨著我國國民經濟的快速發展與科學技術的不斷進步,工程領域技術變革不斷推進,人們對機械設計的要求日益提高,機械零部件設計作為綜合性的創造作業需要不同學科知識的交叉與滲透,要求機械設計具備較高的科學思維素養。近年來,計算機輔助設計的發展解決了機械零件設計繪圖與計算中的一系列難題,而目前存在的問題是傳統設計方式與先進科學技術之間的矛盾,傳統機械零部件設計一般是利用標準以及設計規范通過數學建模、工程力學等方式進行類比計算從而設計出零部件的模式,但是這種方法在實踐中暴露出一些問題,設計出的機械存在較大誤差,往往達不到零件的實際需要,因此對機械零部件進行創新設計是現階段設計師需要進行探索的內容。


  1機械零部件創新設計的思想與理念


  機械設計師對機械零部件進行創新設計的前提是擁有良好的創造性思維,創造性思維等創造能力是受設計者個性、心理等綜合特征與能力決定的,包涵的內容很廣泛,比如創造能力、想象能力、記憶能力、觀察能力、表達能力,還受到設計者的興趣愛好、思想信念等影響,機械設計師的能力突顯并非一朝一夕,需要通過長期的日常觀察、思想與總結得到,通過對有效設計信息的加工轉換對機械零部件進行創新設計。


  機械設計師的發散思維也是很重要的設計思想與能力,發散思維指的是從不同的角度、方面、層次對問題進行全面的考慮,通過得到的多種答案啟發設計的靈感,也稱作輻射思維。比如在機械零部件創新設計過程中,設計師需要將兩種零部件通過焊接、膠接、鉸接等聯接方法聯接起來,這時可以利用發散思維進行思考,拓展出采用摩擦力、電磁力、壓差等其他不常用的方法。發散思維可以為機械設計提供新的設計理念,對機械技術與方案創新提供了重要的途徑。


  2機械零部件科學的創新方法


  2.1控制機械零部件的失效形式


  機械零部件的失效形式有很多種,常見的塑性變形、點蝕、斷裂、彈性變形、磨損等失效形式,一旦機械零部件出現失效現象就不能正常工作。在對機械零部件進行設計過程中,設計師需要預先對機械零部件的失效形式進行綜合評估與分析,結合機械實際的運行地點與工作情況進行全面的評估,只有對失效形式進行全面掌握與了解才能采用有效的措施對失效情況進行控制。機械評估過程中需要利用剛度與強度準則、機械振動穩定性準則、耐熱與耐磨性準則等計算準則進行機械設計分析,及時采用相應的措施減少機械零部件的失效機率,延長機械零部件的使用壽命,提高機械使用地穩定性。


  2.2全面選擇機械零部件設計方法


  設計師在機械設計的過程中首先全面掌握的機械學理論,熟知各種機械方法,擴展自身相關領域的知識面例如動力學與結構力學、摩擦學、結構強度學等,還需要學習計算機輔助技術,提高自身計算機運用能力,結合計算機技術與機械設計,借助計算機技術提高機械繪圖與計算的效率,為機械零部件設計奠定基礎。計算機輔助設計已成為機械零部件設計的重要部分,推動著機械科學技術的進步與發展。


  3機械零部件創新設計的實例與分析


  隨著我國科技與經濟的發展,煤炭行業的規模處于日益擴大的態勢,對煤炭需求的增加促進了煤炭產量的上升,對礦車運輸量與使用性能的要求進一步提高,因此對機械礦車進行創新與改進成為必然趨勢。相關設計人員在對機械礦車進行創新設計過程中主要是對零部件進行相關的改進,目的是提高原有礦車設備的使用效率,在降低生產成本的前提下增加礦車使用量與運輸量。首先,需要對機械礦車的具體情況進行分析,測量礦車尺寸,在礦車兩側設計門卡,利用計算機輔助技術進行放樣,一共設計出四種方案,側門尺寸如下:900×240mm、1000×350mm、1200×360mm、1200×400mm;方案設計完畢后對這四種設計方式進行測試,結果發現,當側門尺寸為1200×400mm時,在礦車運行中卸載物料的時間最短,但是缺點是這種方案會受到車輪運行的影響,給物料裝卸過程帶來不便,因此需要對這種方案進行創新與改進。而當側門尺寸設計為1200×360mm時,裝卸物料時間也相對較短,而這種設計方案還能保證礦車運行中與車輪互不干擾,有效地保證了礦車的強度、卸載物料與運行的效率,當采用這種方式進行側門設計時可以在側門四周進行金屬邊框焊接,邊框的厚度與車廂側面的形狀切合,厚度設計為10mm左右,能有效為礦車的鋼板提供支撐;另外在車廂內部設置鋼板能夠提高物料卸載的速度,在設計中應保證鋼板兩側低、中間高,并與水平面呈35°的夾角,有效地減少了物料的卸載時間。在對礦車側門與車廂內部進行創新設計,通過反復試驗后發現該礦山設計基本符合實際運行效果,對其中存在的一些微小不足進行改進后,將該方案投入實際的礦車機器生產,第一批出廠的200臺運行效果很好,這批機器機動靈活,不受卸車地點的限制,有效減少了物料卸載的時間,為企業創造巨大的社會效益和經濟效益。


  4結束語


  我國國民經濟快速的發展與科學技術的進步推動了工程領域尤其是機械制造技術的變革。機械零部件設計是具有很強創造性的設計活動,直接決定著其機械設計的性能與效果。隨著計算機輔助設計發展,機械零件設計過程的難度降低,而面對日益加速技術變革,我國機械設計師需要對機械零部件強調創新設計,使我國的機械設計面向現代化、國際化,充分滿足經濟發展效益與社會效益。因此設計師需充分發揮自身創造能力,基于科學的設計理論與方法研發出最實用、最科學的機械科技成果,設計出滿足社會需要的機械零部件,推動我國機械零部件的創新設計,為機械行業的創新與發展奠定基礎。

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