關(guān)全

（池州學(xué)院，安徽 池州 247100）

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

Innovative design in mechanical structure design

關(guān)全

（池州學(xué)院，安徽 池州 247100）

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，不斷研究科學(xué)技術(shù)，越來(lái)越重視機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從國(guó)家規(guī)劃方面來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力；從企業(yè)和其他方面來(lái)說(shuō)，只有經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新，才能充分滿足人們對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。本文主要依據(jù)變?cè)治龇绞?，?chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

機(jī)械；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

民族發(fā)展的基礎(chǔ)就是創(chuàng)新，同時(shí)也是國(guó)家發(fā)展和興旺的動(dòng)力，對(duì)于設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也具有同樣的道理。在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候需要合理進(jìn)行創(chuàng)新，保證了解創(chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用和意義，確保能夠獲得最符合規(guī)范的設(shè)計(jì)效果。

1 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)新方法——變?cè)?/h2>

（1）數(shù)量變?cè)?。設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的時(shí)候，基本元素有工作面、加工面，輪廓線、輪廓面以及零件本身。改變和調(diào)整設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的基本元素?cái)?shù)量來(lái)達(dá)到改變?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。例如，設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)的時(shí)候要求簡(jiǎn)單，盡可能利用直線來(lái)修飾輪廓。連接螺紋結(jié)構(gòu)的時(shí)候，為避免出現(xiàn)松脫螺栓問(wèn)題，需要同時(shí)使用和安裝彈簧墊圈和螺釘。但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候也可以把螺釘設(shè)計(jì)為具備彈簧墊圈、墊圈、螺釘?shù)裙δ艿牧慵惭b螺釘?shù)臅r(shí)候具備一定防松螺釘，不但能夠方便安裝，也可以適當(dāng)降低零件使用數(shù)量。

（2）形狀變?cè)?。調(diào)整機(jī)械零件的整體形狀、零件類型、零件表面、零件規(guī)格、零件整體輪廓也能達(dá)到改變?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。例如，想要利用彈簧形成的壓緊力來(lái)達(dá)到壓緊零件的目的，保障具備正確的位置。設(shè)計(jì)過(guò)程中可以從以下彈簧中進(jìn)行選擇，板簧、壓簧、拉簧、扭簧，被壓緊零件具備螺旋面、球面、圓柱面、平面，合理組合上述因素就能得到多種設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)中不適合設(shè)計(jì)過(guò)大的壓簧壓縮距離，要不然會(huì)十分容易導(dǎo)致出現(xiàn)失穩(wěn)彈簧，如果需要比較大距離的時(shí)候，需要合理安裝一定的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，促使不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，受到比較小的空間約束，不僅能夠單獨(dú)應(yīng)用，也可以與繩索、遙桿等配合應(yīng)用[1]。

（3）材料變?cè)ＴO(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候，具備多種設(shè)計(jì)材料，不同設(shè)計(jì)材料需要不同的零件尺寸、結(jié)構(gòu)類型、加工工藝。合理調(diào)整材料變?cè)材苓_(dá)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。如在設(shè)計(jì)鋼材材料機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候，加大零件尺寸能夠起到提高設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的目的。設(shè)計(jì)鑄鐵結(jié)構(gòu)的時(shí)候，利用隔板和加強(qiáng)筋來(lái)達(dá)到提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的目的。設(shè)計(jì)塑料結(jié)構(gòu)的時(shí)候，具備勻稱并且相近的壁厚和筋板。

（4）位置變?cè)?。適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)中各種元素之間的相應(yīng)位置，能夠達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。例如，對(duì)焊縫位置進(jìn)行安排的時(shí)候，焊縫需要靠近中性軸或者對(duì)應(yīng)中性軸，以便于盡可能降低彎曲變形和收縮力矩。此外，把零件安裝在有限空間中，不同擺放零件的位置會(huì)不同程序影響機(jī)械操作[2]。

（5）聯(lián)接變?cè)Ｂ?lián)接變?cè)饕邆鋬煞N含義：一是，聯(lián)接方法主要有膠接方式、焊接方式、螺紋聯(lián)接、鉚接聯(lián)接等；二是每種聯(lián)接形式都具備不同的結(jié)構(gòu)，所以，調(diào)整聯(lián)接方式以及聯(lián)接結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到多種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。例如，聯(lián)接結(jié)構(gòu)如果需要經(jīng)常進(jìn)行拆卸，就需要可靠聯(lián)接結(jié)構(gòu)，盡可能方便的進(jìn)行拆卸，日常生活中經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，例如，在設(shè)計(jì)玩具的時(shí)候，結(jié)合螺釘和卡扣的方式，設(shè)計(jì)手機(jī)機(jī)蓋的時(shí)候，建立方便進(jìn)行拆卸的結(jié)構(gòu)，給用戶帶來(lái)極大方便[3]。

（6）尺寸變?cè)３叽缱冊(cè)ň嚯x、長(zhǎng)度、角度等方便內(nèi)容，調(diào)整零件尺寸能夠達(dá)到整體改變結(jié)構(gòu)的作用。如，在操作冷沖壓彎曲工藝的時(shí)候，因?yàn)椴牧暇邆湟欢◤椥孕巫儯偈乖O(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格規(guī)范角度，彎曲件成型之后，需要對(duì)工件進(jìn)行整形。如果彎曲件增加Δα彎曲角度，存在2~3°變形是合理的，此時(shí)不需要進(jìn)行整形。

（7）工藝變?cè)C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同工藝會(huì)一定程度影響整體結(jié)構(gòu)，在制造機(jī)械零件的時(shí)候應(yīng)用不同施工工藝、性能、質(zhì)量差異、制造成本等會(huì)對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)造成影響。所以，分析設(shè)計(jì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工藝的時(shí)候，需要合理分析以及規(guī)范零件設(shè)計(jì)圖紙，檢測(cè)是否具備合理良好的零件結(jié)構(gòu)，提出符合情況的修改建議?，F(xiàn)階段，不斷研究和發(fā)展轉(zhuǎn)配技術(shù)和加工工藝，推廣應(yīng)用機(jī)械手、機(jī)械人等，形成了很多新結(jié)構(gòu)，相比較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，需要注重新結(jié)構(gòu)的研究和分析[4]。

2 結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計(jì)要點(diǎn)

結(jié)構(gòu)防腐蝕性主要就是設(shè)備必須具備的功能，所以，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖紙的時(shí)候，需要合理分析上述問(wèn)題，不僅需要選擇合理的材料、零件，還需要從以下幾方面來(lái)分析：一是機(jī)械設(shè)備防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保具備完全干、空的停車期間，盡可能不在其中殘留淤積介質(zhì)，達(dá)到降低腐蝕設(shè)備的作用。二是重視結(jié)構(gòu)間隙腐蝕。在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候，會(huì)形成一定盲區(qū)結(jié)構(gòu)，也就是手和視線不能觸及的縫隙[5]。上述縫隙很有可能會(huì)因?yàn)槌练e等因素導(dǎo)致嚴(yán)重破壞和腐蝕機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備使用期限。如容器襯板結(jié)構(gòu)、柳接結(jié)構(gòu)、螺紋聯(lián)接處、焊接點(diǎn)等。盡可能防止形成間隙結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到確保設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的目的。如果不能避免，在間隙中合理添加介質(zhì)活著的密封間隙。如果上述方式都不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的根本目的，此時(shí)需要反之進(jìn)行，合理擴(kuò)大間隙，來(lái)達(dá)到保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的。三是直接接觸不同金屬有可能會(huì)促使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕，應(yīng)該合理隔離不同金屬。四是減少高質(zhì)量和高溫度濃度梯度。高濃度梯度會(huì)在一定程度上形成沉淀物或者冷凝物，也會(huì)出現(xiàn)局部勢(shì)差，從而導(dǎo)致腐蝕更嚴(yán)重。五是，設(shè)計(jì)中符合最小表面積規(guī)范，盡可能降低表面積。最合理的就是球體結(jié)構(gòu)，其次就是圓柱體。

3 結(jié)構(gòu)方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)化

綜合分析多種設(shè)計(jì)方案，確保能夠優(yōu)中選優(yōu)，在合理分析的前提下，評(píng)價(jià)的時(shí)候應(yīng)用模糊綜合評(píng)判方式。主要需要考慮的評(píng)價(jià)因素包括：社會(huì)效益，是否導(dǎo)致出現(xiàn)事故；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，即人員、成本等；可操作性；是否具備成熟、完善的施工工藝；安全性和維修性等，基于此，在分析和研究機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候，對(duì)設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵和重要的機(jī)械或者零件建立一定數(shù)學(xué)模型，來(lái)不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)模型能夠切實(shí)反映機(jī)械設(shè)備實(shí)際特點(diǎn)，此時(shí)優(yōu)化結(jié)果能夠?yàn)檎{(diào)整和改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)提供保障和依據(jù)，從而最終達(dá)到綜合優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。增加國(guó)家實(shí)力就是需要不斷發(fā)展和創(chuàng)新機(jī)械設(shè)工藝以及設(shè)備，隨著不斷發(fā)展創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)開始逐漸創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和測(cè)控設(shè)備的方法以及設(shè)計(jì)思路。為了能夠完全符合實(shí)際發(fā)展需求，設(shè)計(jì)滿足社會(huì)發(fā)展的機(jī)械設(shè)備，需要相關(guān)人員不斷進(jìn)行創(chuàng)新和實(shí)踐，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的時(shí)候不斷引進(jìn)新技術(shù)、新理念[6]。

總而言之，不斷創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)于社會(huì)發(fā)展以及滿足人們需求十分重要，能夠在一定程度上帶動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，發(fā)展新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和思路，相比較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新理念、創(chuàng)新思維能夠促使具備更高水平的機(jī)械結(jié)構(gòu)，要求設(shè)計(jì)人員具備敏銳洞察力、高昂斗志以及設(shè)計(jì)靈感，并且擁有相應(yīng)專業(yè)素養(yǎng)，從而達(dá)到不斷優(yōu)化創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。

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1009-797X (2015) 24-0204-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.083

關(guān)全（1993-），男，本科學(xué)歷，畢業(yè)于池洲學(xué)院，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

2015-11-22