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        淺述機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計

        2017-10-14 00:52:43孔凡杰
        科學(xué)與財富 2017年28期
        關(guān)鍵詞:機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計設(shè)計

        摘要:在現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計中,應(yīng)用創(chuàng)新思維,能有效提高機械產(chǎn)品自動化程度,降低機械產(chǎn)品設(shè)計成本,提高機械產(chǎn)品操作性能,使機械更為節(jié)能環(huán)保,所以,加強現(xiàn)代機械設(shè)計創(chuàng)新研究,運用創(chuàng)新思維,結(jié)合市場發(fā)展?fàn)顩r和用戶需求,加強對現(xiàn)代機械工程設(shè)計的自主研發(fā)和自主創(chuàng)新,并運用先進的設(shè)計方法完善機械設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計的各項內(nèi)容,提高現(xiàn)代機械工程設(shè)計的合理性和科學(xué)性。

        關(guān)鍵詞:機械結(jié)構(gòu);設(shè)計;創(chuàng)新設(shè)計

        一、機械結(jié)構(gòu)基本設(shè)計準則

        1.1實現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計準則

        產(chǎn)品的設(shè)計主要目的是為了實現(xiàn)預(yù)定的功能要求,因此實現(xiàn)預(yù)期功能的設(shè)計準則是結(jié)構(gòu)設(shè)計首先考慮的問題。要滿足功能要求,必須做到以下幾點。一是明確功能:結(jié)構(gòu)設(shè)計是要根據(jù)其在機器中的功能和與其他零部件相互的連接關(guān)系,確定參數(shù)尺寸和結(jié)構(gòu)形狀,零部件主要的功能有承受載荷、傳遞運動和動力,以及保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對位置或運動軌跡等;二是功能合理的分配:產(chǎn)品設(shè)計時,根據(jù)具體情況,通常有必要將任務(wù)進行合理的分配,即將一個功能分解為多個分功能,每個分功能都要有確定的結(jié)構(gòu)承擔(dān),各部分結(jié)構(gòu)之間應(yīng)具有合理、協(xié)調(diào)的聯(lián)系,以達到總功能的實現(xiàn),多結(jié)構(gòu)零件承擔(dān)同一功能可以減輕零件負擔(dān),延長使用壽命;三是功能集中:為了簡化機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),降低加工成本,便于安裝,在某些情況下,可由一個零件或部件承擔(dān)多個功能。

        1.2滿足強度要求的設(shè)計準則

        零件截面尺寸的變化應(yīng)與其內(nèi)應(yīng)力變化相適應(yīng),使各截面的強度相等。按等強度原理設(shè)計的結(jié)構(gòu),材料可以得到充分的利用,從而減輕了重量、降低成本。如懸臂支架、階梯軸的設(shè)計等。為了直觀地表示力在機械構(gòu)件中怎樣傳遞的狀態(tài),將力看作猶如水在構(gòu)件中流動,這些力線匯成力流。表示這個力的流動在結(jié)構(gòu)設(shè)計考察中起著重要的作用。

        1.3考慮加工工藝的設(shè)計準則

        所謂好的加工工藝指的是零部件的結(jié)構(gòu)易于加工制造,任何一種加工方法都有可能不能制造某些結(jié)構(gòu)的零部件,或生產(chǎn)成本很高,或質(zhì)量受到影響。因此,對于設(shè)計者認識一種加工方法的特點非常重要,以便在設(shè)計結(jié)構(gòu)時盡可能的揚長避短。實際中,零部件結(jié)構(gòu)工藝性受到諸多因素的制約,如生產(chǎn)批量的大小會影響坯件的生成方法;生產(chǎn)設(shè)備的條件可能會限制工件的尺寸;此外,造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對零部件結(jié)構(gòu)的工藝性有制約作用。

        二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中創(chuàng)新的體現(xiàn)

        2.1創(chuàng)新機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計

        在現(xiàn)代機械設(shè)計中,設(shè)計機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),首先要注重產(chǎn)品的外形設(shè)計,同時,還要注重各部分的配置設(shè)計,其中,產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。一般情況下,由于客戶需求不同,客戶對機械產(chǎn)品的功能要求也會有區(qū)別,所以,設(shè)計機械結(jié)構(gòu)方案很難保持一致。設(shè)計機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時,需要設(shè)計出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品,這是現(xiàn)代機械設(shè)計的根本要求。機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀必須不斷創(chuàng)新,才更有利于贏得更多的客戶。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,在機械產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)方面,人們的要求也越來越高,為了滿足客戶的使用功能,設(shè)計人員必須要提高機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量,要充分利用有限的空間,集中設(shè)計機械產(chǎn)品的功能,如傳統(tǒng)的辦公室,不同類型的打印機、復(fù)印機、以及掃描設(shè)備等導(dǎo)致其環(huán)境無法有效改善,在傳統(tǒng)設(shè)備管理理念下,很難對文檔設(shè)備進行一體化處理。為了有效提高管理質(zhì)量,滿足客戶需求,贏得更多的客戶群體,辦公廠家開始創(chuàng)新辦公機械設(shè)備設(shè)計,在有效保證產(chǎn)品的基本形狀基礎(chǔ)上,設(shè)計并制造出集多種功能為一體的多功能一體機,將文檔處理復(fù)印、掃描、打印等集中于一體,有效改善了辦公環(huán)境。

        2.2創(chuàng)新機械產(chǎn)品運動方案設(shè)計

        我們設(shè)計機械產(chǎn)品運動方案時,一定要注重客戶對產(chǎn)品功能的需求,設(shè)計人員要以需求為依據(jù)設(shè)計機械產(chǎn)品運動方案。運動方案的設(shè)計,主要包括設(shè)計一個系統(tǒng)運動方案的原動機、傳動機構(gòu)、執(zhí)行部件等,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運動性能必須要滿足。機械產(chǎn)品運動方案設(shè)計好壞,直接影響著產(chǎn)品的工藝、結(jié)構(gòu)、成本,以及產(chǎn)品的使用性能等方面,運動方案的設(shè)計不僅影響著產(chǎn)品的整體質(zhì)量,還影響著產(chǎn)品的社會效益。運動方案的設(shè)計是后續(xù)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ),所以,在現(xiàn)代機械整個設(shè)計工作中,機械產(chǎn)品運動方案的設(shè)計發(fā)揮著重要的作用。因此,設(shè)計人員必須充分利用創(chuàng)新思維,具體分析產(chǎn)品功能的實際需求,使產(chǎn)品運動方案可行性更強。如我們設(shè)計汽車前驅(qū)和后驅(qū)的運動方案,為了滿足人們舒適性要求,汽車生產(chǎn)廠商的設(shè)計人員在設(shè)計過程中,不斷創(chuàng)新汽車的運動方案,采用逆反和移植的思維方式,簡化汽車的驅(qū)動機構(gòu),促使汽車發(fā)動機的輸出軸與前輪的傳動機構(gòu)直接相連,這樣,在前置發(fā)動機情況下,可以快速驅(qū)動汽車前輪的運動,雖然采用此種方法,增加了前輪的負載,使得輪胎會受到一定程度的磨損,但有利于降低汽車的造價,通過有效的減少零部件數(shù)量,降低汽車整車的重量,進而降低油耗,有效改善汽車的加速性能,大量釋放車內(nèi)的空間,提高汽車的舒適性。

        三、現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容

        3.1動力能源創(chuàng)新設(shè)計

        近年來,隨著我國機械行業(yè)的快速發(fā)展,能源獲取技術(shù)和材料加工技術(shù)越來越先進。在現(xiàn)代機械工程創(chuàng)新設(shè)計中,機械設(shè)計人員可選擇多種動力系統(tǒng),并利用多種先進的技術(shù)和新型清潔能源。例如,我們的微波干燥設(shè)備可以將傳統(tǒng)的電加熱與微波技術(shù)結(jié)合使用,電加熱對物料進行初步預(yù)熱,利用微波進行深入加熱升溫。還可以將加熱過程中產(chǎn)生的熱蒸汽進行余熱回收利用。

        3.2外觀造型創(chuàng)新設(shè)計

        現(xiàn)代機械設(shè)備產(chǎn)品的外觀造型創(chuàng)新設(shè)計主要集中在面飾、色彩、外形等方面。設(shè)計人員要基于現(xiàn)代化美學(xué)理論,在外觀造型設(shè)計中融入美學(xué)觀點,充分利用現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和各種新型機械材料,體現(xiàn)機械設(shè)備產(chǎn)品的造型美、色彩美和線條美,提高機械產(chǎn)品的適用性和美觀度。

        3.3結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新設(shè)計

        機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)構(gòu)件配置。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合客戶對機械設(shè)備產(chǎn)品的需求,分析機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異;基于多樣化的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài),堅持創(chuàng)造性思維,優(yōu)化機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計,完善機械設(shè)備產(chǎn)品的使用功能,在有限的材料和空間中,實現(xiàn)更多產(chǎn)品功能的集中化。例如,辦公室中的掃描儀、復(fù)印機、打印機往往會占據(jù)很大的空間,而某些企業(yè)運用綜合和離散的創(chuàng)新思維,在一種機械設(shè)備上集成掃描、復(fù)印和打印功能,優(yōu)化了機械設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),極大地提高了辦公效率。

        3.4運動方案創(chuàng)新設(shè)計

        在現(xiàn)代機械工程設(shè)計中,設(shè)計人員要注意機械運轉(zhuǎn)系統(tǒng)、傳動結(jié)構(gòu)和原動機應(yīng)滿足相關(guān)功能性需求,對機械設(shè)備產(chǎn)品運動方案進行創(chuàng)新設(shè)計,并結(jié)合客戶需求,優(yōu)化機械設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu);綜合考慮機械設(shè)備產(chǎn)品的管理維護、使用性能、設(shè)計成本、生產(chǎn)工藝等多方面的因素,提高機械設(shè)備的產(chǎn)品性能。運動方案創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)基于機械設(shè)備產(chǎn)品的使用功能,通過不同的結(jié)構(gòu)和工作原理來實現(xiàn)。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)積極創(chuàng)新,激發(fā)創(chuàng)新靈感,對不同運動方案進行科學(xué)分析,選擇最優(yōu)的運動方案,優(yōu)化機械設(shè)備的產(chǎn)品性能。

        結(jié)語

        總而言之,隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進步,工程領(lǐng)域技術(shù)變革不斷推進,人們對機械設(shè)計的要求日益提高,機械設(shè)計作為綜合性的創(chuàng)造作業(yè)需要不同學(xué)科知識的交叉與滲透,要求機械設(shè)計具備較高的科學(xué)思維素養(yǎng)。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現(xiàn)進一步研究探討。

        參考文獻:

        [1]蔡逸夫.探究機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計[J].科技與企業(yè),2013.

        [2]何毅.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用[J].中國科技投資,2013.

        作者簡介:

        孔凡杰(1987.01.01),性別:男,學(xué)歷:沈陽理工大學(xué)學(xué)士,民族:漢 籍貫:遼寧 職稱:工程師助理 單位:大連宜順機電有限公司,研究方向:機電學(xué)endprint

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