摘 要：機(jī)械行業(yè)在我國(guó)的工業(yè)建設(shè)中占據(jù)重要地位，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了巨大幫助，而機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。本文圍繞機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的基本概念、機(jī)械設(shè)計(jì)中的架構(gòu)方案與應(yīng)用、機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)中各種零部件中應(yīng)注意的問(wèn)題三大方面展開(kāi)討論，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中架構(gòu)方案的應(yīng)用分析進(jìn)行了相關(guān)的闡述。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 架構(gòu)方案 零部件

如今機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)當(dāng)中，由于行業(yè)的不同，其架構(gòu)方案和架構(gòu)要求也是存在一定差異的，當(dāng)然，還是具有相當(dāng)一部分的相同之處。本文就機(jī)械設(shè)計(jì)中架構(gòu)方案和架構(gòu)要求進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的基本概念及主要特點(diǎn)

1.機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的基本概念

機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)是基于整體的設(shè)計(jì)，再結(jié)合規(guī)定的原理及方案，制出相應(yīng)結(jié)構(gòu)圖的具體過(guò)程。在結(jié)構(gòu)圖中應(yīng)體現(xiàn)該機(jī)械的所有具體要求及功能，并將抽象的工作原理量化為具體的零件。機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的具體內(nèi)容是在對(duì)零部件的外觀、材質(zhì)、尺寸、耐熱性、公差、表面處理等參數(shù)進(jìn)行確定的同時(shí)，也不能忽略該零件的工藝參數(shù)，例如強(qiáng)度、硬度、及各種零件之間的影響等。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)階段的主要特點(diǎn)

機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的主要特點(diǎn)包括以下內(nèi)容：設(shè)計(jì)架構(gòu)是將思考、繪圖、計(jì)算等環(huán)節(jié)相結(jié)合而形成的設(shè)計(jì)過(guò)程，該階段在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中是最為復(fù)雜的，它涉及的問(wèn)題非常多，且工作量極大，所需時(shí)間占了總設(shè)計(jì)時(shí)間的百分之八十以上，由此可見(jiàn)該階段對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)起著舉足輕重的影響和作用。此外，機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)中遇到的問(wèn)題具有多重解答，換句話說(shuō)，也就是若想滿足同一個(gè)設(shè)計(jì)要求，其架構(gòu)方式并不是唯一的。最后，機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)階段具有很強(qiáng)的活躍性，需要循環(huán)進(jìn)行，所以在開(kāi)展該階段工作的同時(shí)，必須先了解整個(gè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的基本要求。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中的架構(gòu)方案與應(yīng)用

1.機(jī)械中各種零部件的幾何要素

機(jī)械設(shè)計(jì)中的加工功能只要是通過(guò)其零部件的幾何形狀及關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的。零部件的表面形成了其幾何形狀，一般情況下，每個(gè)零件都會(huì)有多個(gè)表面，而在這些不同的表面中，有些表面會(huì)與其他零部件的表面進(jìn)行直接接觸，則這種表面被稱(chēng)為功能表面，而功能表面中連接其他表面的部分叫做聯(lián)接表面。由于零部件中的功能表面可以直接影響到機(jī)械的功能，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)時(shí)，功能表面的設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)。對(duì)功能表面進(jìn)行描述的重要幾何參數(shù)只要有幾何形狀、尺寸、表面數(shù)量、位置度等等。設(shè)計(jì)者可以對(duì)功能表面進(jìn)行各種變換式設(shè)計(jì)，來(lái)達(dá)到同一技術(shù)多種架構(gòu)方案的目的。

2.零部件之間的連接與架構(gòu)

在任何機(jī)械中所存在的零部件都不是獨(dú)立運(yùn)作的，它們互相聯(lián)系互相影響。所以在架構(gòu)過(guò)程中，不僅要對(duì)每個(gè)零部件本身的性能和特征進(jìn)行研究分析，還應(yīng)對(duì)各個(gè)零部件之間的聯(lián)系和相互間的影響進(jìn)行探究。

所有零部件之間的關(guān)系均可以分為兩大類(lèi)，即直接相關(guān)和間接相關(guān)。當(dāng)兩個(gè)零部件之間存在直接組裝關(guān)系，則這兩個(gè)零件之間的關(guān)系成為直接相關(guān)，以此類(lèi)推，兩個(gè)零部件之間不存在直接裝關(guān)系，被稱(chēng)為間接相關(guān)。而間接相關(guān)又包含位置相關(guān)與運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩種類(lèi)型，位置相關(guān)兩個(gè)零件在位置上相互制約相互要求，例如減速器中相間的傳動(dòng)軸中心距離必須確保規(guī)定的精度，來(lái)保證兩軸之間的平行度，這樣才能使齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候保持吻合。運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指每個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)軌跡均影響著另一個(gè)零件的，例如在車(chē)床刀架中，它的運(yùn)動(dòng)軌跡必須與主軸的中心線保持平行，因此主軸與導(dǎo)軌之間的關(guān)系是位置相關(guān)，而刀架與主軸之間的關(guān)系為運(yùn)動(dòng)相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，大部分零件都有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的直接相關(guān)零件，因此每個(gè)零件最少都有兩個(gè)部分在結(jié)構(gòu)上受到其他零部件的影響。在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行架構(gòu)時(shí)，必須同時(shí)分析兩個(gè)零部件之間的直接相關(guān)部位，這樣可以針對(duì)不同的材料選擇更合適的熱處理加工方式，也能更合理地確定相關(guān)尺寸、形狀、表面處理等參數(shù)。除此之外，還應(yīng)滿足間接相關(guān)的一些要求，例如精度計(jì)算等參數(shù)。通常來(lái)講，若一個(gè)零件的直接相關(guān)零件越多，它的結(jié)構(gòu)和功能就越復(fù)雜。若一個(gè)零件的簡(jiǎn)介相關(guān)零件越多，它在精度方面的要求也就越高

三、機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)中各種零部件中應(yīng)注意的問(wèn)題

由于機(jī)械設(shè)計(jì)中可使用的材料多樣化，每種材料都具有不同的特性和性能，且不同的加工工藝所要求的材料也是不同的，在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行架構(gòu)時(shí)，必須結(jié)合功能需求來(lái)選擇合適的材料，再根據(jù)所選取的材料來(lái)選擇不同的工藝，最后根據(jù)不同的加工工藝所對(duì)應(yīng)的條件來(lái)確定合適的架構(gòu)方案。只有選擇了合理的架構(gòu)方式，才能最大限度地利用該材料所具備的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到利益最大化。因此，設(shè)計(jì)者要想選擇最恰當(dāng)?shù)牟牧希仨毷紫葘?duì)材料進(jìn)行一個(gè)充分的了解，包括材料的物理性能、加工性能等等。在架構(gòu)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)材料的性能及加工工藝來(lái)選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)原理。例如，在受到拉力時(shí)的力學(xué)特征與受到壓力時(shí)的大體上一致，這一特性決定了鋼梁結(jié)構(gòu)基本上都為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。而在鑄鐵材料中，它的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，所以鑄鐵結(jié)構(gòu)多數(shù)為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，這種架構(gòu)方式可以是負(fù)重時(shí)它的最大壓力大于最大拉力。在塑料材料中，由于其剛度非常差，在鑄造后會(huì)由于冷卻不均勻等因素，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，因此在對(duì)塑料結(jié)構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)時(shí)，其筋板與壁厚應(yīng)均勻分布并對(duì)稱(chēng)。

有些零件在制造完成之后需要進(jìn)行熱處理，因此在前期的架構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：一是零件的形狀應(yīng)確保對(duì)稱(chēng)均勻，球形是最合理的形狀；二是若某零部件具有不同的截面，則這些截面之間的國(guó)度必須保持平緩，防止過(guò)大變化而引起的內(nèi)應(yīng)力；三是應(yīng)避免產(chǎn)生銳邊尖角結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常會(huì)發(fā)生熔化或過(guò)熱的情況，為了避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)在槽或孔的邊緣上倒出2至3厘米的倒角；四是要避免厚度不均勻的截面產(chǎn)生，這種厚度不均勻的截面在遇到烈火，冷的情況下，會(huì)容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)僅僅局限在數(shù)理模型方面的問(wèn)題上，將來(lái)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向以加工工藝、數(shù)量、尺寸、材料、順序、連接方式等參數(shù)為基礎(chǔ)的架構(gòu)進(jìn)行發(fā)展。這種模式的機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)會(huì)更具潛力，且更適合現(xiàn)有的發(fā)展現(xiàn)狀。

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作者簡(jiǎn)介：劉麗華，男，漢族，1959年10，遼寧省 沈陽(yáng)市人，沈陽(yáng)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，大專(zhuān)學(xué)歷，主要從事機(jī)械制造。endprint