【摘 要】從機(jī)械產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的一般過程出發(fā)，分析了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則，并且結(jié)合當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)對產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的要求，將經(jīng)濟(jì)性、創(chuàng)新性和技術(shù)性貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)的始終。試圖通過本文的分析為當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究提供一定的理論借鑒。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械產(chǎn)品 設(shè)計(jì) 研究 應(yīng)用

現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)方法很多，設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)也發(fā)展得比較成熟，但是相關(guān)的總體設(shè)計(jì)方面的研究還是比較稀少，因此本文的研究具有一定的創(chuàng)新性。在市場競爭時(shí)代，簡單地關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)不足以立足，必須要在這個(gè)基礎(chǔ)上，立足于經(jīng)濟(jì)性和創(chuàng)新性，甚至采用個(gè)性化的設(shè)計(jì)理念，因此本文的研究對于機(jī)械設(shè)計(jì)和對于我國的機(jī)械制造業(yè)都有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、設(shè)計(jì)的原則

基本原則。設(shè)計(jì)的基本原則主要包括：功能原則，機(jī)械產(chǎn)品的功能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，是否滿足要求，是否處于領(lǐng)先；需求原則，產(chǎn)品是否滿足市場需求，是否過剩或者浪費(fèi)；系統(tǒng)原則，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要和周圍的環(huán)境相匹配，滿足系統(tǒng)性；安全原則；產(chǎn)品必須具有安全性在設(shè)計(jì)中避免工業(yè)環(huán)境中的各種危險(xiǎn)來源（電源、輻射、有害材料等）和危險(xiǎn)操作，并采取一定的保護(hù)技術(shù)，例如，飛機(jī)設(shè)計(jì)中的救生系統(tǒng)，電梯停電時(shí)的保護(hù)和自救裝置等；經(jīng)濟(jì)原則，在滿足機(jī)械產(chǎn)品的功能前提下，一定要保證產(chǎn)品的低成本，周期短，投入市場迅速；工藝性原則，產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工具有合理的結(jié)構(gòu)工藝性，根據(jù)其成本、產(chǎn)量、加工條件等因素確定合理的工藝結(jié)構(gòu)，從而便于加工和裝配。簡潔性原則，原理、結(jié)構(gòu)、外觀造型、甚至使用方式都應(yīng)當(dāng)使用方便，便于操作，人機(jī)關(guān)系應(yīng)該簡化。盡量避免由于人和機(jī)械裝置的不適應(yīng)而產(chǎn)生誤操作造成事故。

二、設(shè)計(jì)的要求和特點(diǎn)

（一）設(shè)計(jì)的要求。機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要首先滿足產(chǎn)品的功能，并且盡可能做到簡潔設(shè)計(jì)，同時(shí)還要滿足產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和運(yùn)動(dòng)精度，系統(tǒng)的動(dòng)力參數(shù)也要滿足機(jī)械的工作需求，具有傳動(dòng)效率高，平衡精度高，速度波動(dòng)小，沖擊振動(dòng)小等良好的動(dòng)力特性。產(chǎn)品設(shè)計(jì)為了投入市場具有競爭力，必須要重點(diǎn)考慮產(chǎn)品的成本，考慮到產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，保證容易加工制造，便于運(yùn)輸、使用及維修，合理選材，減少材料費(fèi)用和加工費(fèi)用。

（二）設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。創(chuàng)新性，這一階段是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)人員智慧和創(chuàng)造力的階段，機(jī)械產(chǎn)品有沒有巨大的突破和創(chuàng)新完全取決于這一階段?？傮w設(shè)計(jì)方案就有反復(fù)性的特點(diǎn)，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)和各個(gè)子系統(tǒng)之間還存在著特定關(guān)系，一般情況包括動(dòng)力源、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。機(jī)械產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的階段，還要充分考慮到環(huán)境的相關(guān)性，就是外部環(huán)境對于機(jī)械系統(tǒng)的作用和影響。同時(shí)，也是由于總體設(shè)計(jì)既有創(chuàng)新性，這階段的設(shè)計(jì)具有模糊性的特征，并不像后期設(shè)計(jì)那樣精確。

三、設(shè)計(jì)過程

（一）布局設(shè)計(jì)。布局設(shè)計(jì)階段要本著簡單、合理、經(jīng)濟(jì)的原則，努力實(shí)現(xiàn)：功能表達(dá)合理；結(jié)構(gòu)緊湊、層次清楚；比例協(xié)調(diào)、外形美觀；經(jīng)濟(jì)實(shí)用；傳動(dòng)線路簡潔直接等要求。比如，把電動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置安裝在支撐大件的內(nèi)部以節(jié)省空間，或者將機(jī)械改裝為站立式甚至是折疊式來節(jié)省地面空間。在選擇產(chǎn)品的布局類型時(shí)，也要充分考慮到各種相關(guān)因素，我們以輪式裝載機(jī)的總體布置為例，以車架上平面作為各部件上下位置的基準(zhǔn)，也是作為部件垂直方向安裝尺寸的基準(zhǔn)；以通過后橋中心線并與車架平面垂直的平面作為前后位置的基準(zhǔn)，也是部件縱向安裝尺寸的基準(zhǔn)；以裝載機(jī)的縱向?qū)ΨQ面作為左右位置的基準(zhǔn)。

（二）人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，要盡量避免人的過多的復(fù)雜操作，獲得操作的順暢性和一致性，減少傳統(tǒng)機(jī)械工程和加工人的疲勞，確保操作人員在較短時(shí)間內(nèi)熟練操作。在設(shè)計(jì)中還要充分考慮到考慮人的信息處理能力、感知特性等方面的內(nèi)容，將信息準(zhǔn)確、及時(shí)地傳遞給操作者。對于數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化裝置而言，要盡量做到簡潔設(shè)計(jì)。

（三）工作環(huán)境的設(shè)計(jì)因素。機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行和環(huán)境密不可分，在保障操作人員的健康和安全的前提下，設(shè)計(jì)還要考慮到常規(guī)的防塵、防腐、防爆等設(shè)計(jì)，除此之外，還要考慮到特殊工作環(huán)境的設(shè)計(jì)，比如煤礦井下的機(jī)械，就要具有獨(dú)立的防爆電氣設(shè)備，避免發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生火花，還要考慮到尾氣的處理。同時(shí)，考慮到坑道的特殊環(huán)境，還要減小工作體積和空間，保持良好的通風(fēng)環(huán)境。還要考慮降低對環(huán)境的污染，比如在機(jī)床加工中的廢料和潤滑液等都要妥善處理。

（四）造型設(shè)計(jì)。造型設(shè)計(jì)是針對客戶來考慮的，傳統(tǒng)丑陋的機(jī)器時(shí)代已經(jīng)一去不返了，在考慮造型美觀、個(gè)性、吸引人的同時(shí)，當(dāng)然也要考慮到工藝技術(shù)對于機(jī)器造型的影響，比如，電氣控制柜的造型及加工，在結(jié)構(gòu)方式一樣，且采用相同鋼板材料的條件下，用手工方法折板成型很難達(dá)到預(yù)期效果，而采用機(jī)器彎板成型工藝方法就便于成型，這就是通用模具的優(yōu)勢所在。

（五）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要分別從動(dòng)力源、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制與輔助系統(tǒng)等幾個(gè)子系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇原動(dòng)機(jī)的時(shí)候，其機(jī)械特性和性能指標(biāo)應(yīng)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性（包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配。同時(shí)要選擇合理的執(zhí)行系統(tǒng)方案，最好選擇出備選方案，以備使用。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件及原動(dòng)機(jī)的類型和性能參數(shù)，來進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)機(jī)械控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)具體要求對其穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和控制精度進(jìn)行權(quán)衡，最終得到合理的設(shè)計(jì)方案。

市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代和大機(jī)器生產(chǎn)時(shí)代的不同點(diǎn)就在于在市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代，機(jī)械產(chǎn)品面臨著市場的競爭和消費(fèi)者的選擇，機(jī)械產(chǎn)品首先要在競爭中立足，才能夠大量推廣。因此，機(jī)械產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)階段就顯得尤為重要，因?yàn)檫@一階段的設(shè)計(jì)決定了機(jī)械產(chǎn)品在市場上的生存和競爭力。相信，在未來實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用不斷完善的時(shí)候，機(jī)械產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)還會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒惠君主編.機(jī)械設(shè)計(jì)原理[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2008

[2]孔慶華.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]..上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006.4

[3]王偉.基于產(chǎn)品工藝性的造型設(shè)計(jì)方法分析[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2007.6，P7-8，11

[4]戴振東，岳林.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.8