張燦

摘要：近年夠，我國(guó)科技水平快速提升，機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到了快速的發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的意義。當(dāng)前我國(guó)機(jī)械制造企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，這也對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了更高要求。文章介紹了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)，分析了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新要樹立創(chuàng)新觀念，探討了當(dāng)前機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

引言

進(jìn)入到新的發(fā)展時(shí)期之后，人們高度關(guān)注機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)今時(shí)代，不管是何種行業(yè)和領(lǐng)域，它的進(jìn)步都和創(chuàng)新有著密切的關(guān)聯(lián)，機(jī)械行業(yè)同樣是這樣。在該行業(yè)，要想獲取發(fā)展，就必須將過(guò)去守舊的思想拋棄，不斷創(chuàng)新，和時(shí)代的發(fā)展保持一致，這樣才能從根本上獲取發(fā)展。

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)

以自動(dòng)化設(shè)計(jì)取代人工設(shè)計(jì)。充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件及軟件平臺(tái)，極力提高人機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，這是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的基本特征。以動(dòng)態(tài)建模取代靜態(tài)模型。典型的如以機(jī)器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算取代靜力學(xué)計(jì)算，以實(shí)時(shí)在線測(cè)試數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)依據(jù)等。以定量計(jì)算取代定性判斷。如以有限元計(jì)算非規(guī)則零件的尺寸和剛度，取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)類比法確定箱體各部分壁厚等。以變量取代常量如最優(yōu)化設(shè)計(jì)中用隨機(jī)變量取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中通常以經(jīng)驗(yàn)常量校核的粗略數(shù)據(jù)處理方法。以優(yōu)化設(shè)計(jì)取代可行性。設(shè)計(jì)用設(shè)計(jì)變量恰當(dāng)?shù)亟⒃O(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，從眾多的可行性解決方案中求其最優(yōu)解。強(qiáng)調(diào)從設(shè)計(jì)階段就并行地綜合考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中各方面的要求與相互關(guān)系，避免串行設(shè)計(jì)中可能發(fā)生的干涉與返工。

2.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新要樹立創(chuàng)新觀念

想要對(duì)過(guò)去傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)模式進(jìn)行創(chuàng)新，要求機(jī)械設(shè)計(jì)的人員必須要有一個(gè)大膽地創(chuàng)新理念，并且要將創(chuàng)新理念很好的應(yīng)用到實(shí)踐之中去，創(chuàng)新就代表將過(guò)去傳統(tǒng)思維方式進(jìn)行突破，對(duì)現(xiàn)代超前設(shè)計(jì)的理念來(lái)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行思考。對(duì)于一個(gè)國(guó)家以及一個(gè)民族來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新是必不可少的必需品，對(duì)于一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的人員來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有一定的創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)人員自身設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品就不能夠被人們肯定。

創(chuàng)新自身具有一定的獨(dú)創(chuàng)性，所謂的創(chuàng)新就是指勇于對(duì)過(guò)去傳統(tǒng)的理念進(jìn)行突破，將常規(guī)思想打破，尋找一個(gè)合理的新功能、新機(jī)構(gòu)以及新源理，獨(dú)創(chuàng)性能夠很好的使機(jī)械設(shè)計(jì)的方案在創(chuàng)新理念方面脫穎而出，設(shè)計(jì)人員不斷對(duì)更高層次創(chuàng)新工作進(jìn)行追求。創(chuàng)新還具有一定的實(shí)用性，所謂的實(shí)用性主要體現(xiàn)在對(duì)于市場(chǎng)的可生產(chǎn)性以及市場(chǎng)的適應(yīng)性這兩個(gè)方面。創(chuàng)新具有一定突破性，突破性要求機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須要勇于突破慣性思維，從自身定向思維之中解脫出來(lái)，善于從新技術(shù)領(lǐng)域之中對(duì)有用事物進(jìn)行接受，進(jìn)而提出一個(gè)全新的原理，最終為機(jī)械設(shè)計(jì)工作自身打開一個(gè)全新局面。

3.當(dāng)前機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)材料的創(chuàng)新

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中材料選擇，是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)滿足高效率，低損耗的設(shè)計(jì)要求。我們進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)材料選擇時(shí)，可以依據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求，進(jìn)一步對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)材料的應(yīng)用開展分析。例如；通常應(yīng)用合金結(jié)構(gòu)作為機(jī)械中軸管，新型合金材料中融合保留了鐵的硬度，同時(shí)又具有鋼抗氧化、耐腐蝕性高的特征，可以降低機(jī)械應(yīng)用中的中軸損耗，又使現(xiàn)代機(jī)械加工的維修成本大大縮小。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，滿足了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本需求，為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完善帶來(lái)發(fā)展新動(dòng)力。

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)的元件創(chuàng)新

機(jī)械結(jié)構(gòu)的各部分元件，構(gòu)成了機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體。機(jī)械正常做功，必須有多個(gè)元件同步運(yùn)動(dòng)做基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，精簡(jiǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中元件設(shè)計(jì)，提升機(jī)械做工的靈活性。例如，實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以采用有限元設(shè)定機(jī)械結(jié)構(gòu)元件的做功分析，確定各部分元件自變量做功數(shù)與機(jī)械結(jié)構(gòu)整體做功之間的關(guān)系，然后依據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有限元計(jì)算的最佳數(shù)值，實(shí)施現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化，這也是現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展的直接體現(xiàn)；另一方面，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，采取機(jī)械元件劃分模塊的創(chuàng)新，將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，擁有相關(guān)性的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，歸結(jié)為一個(gè)設(shè)計(jì)模塊體系中。例如：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輔助零件安裝中螺絲與橡膠墊作為一個(gè)設(shè)計(jì)模塊，而機(jī)械主體大零件看做另一個(gè)模塊，增強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各部分的關(guān)聯(lián)性，后期機(jī)械修理更便利、靈活。

3.3機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上實(shí)施創(chuàng)新，這里所說(shuō)的創(chuàng)新是指機(jī)械各部分零件的位置的重新分配，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，部分機(jī)械存在零件做工的工藝上的缺陷，使機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。而機(jī)械結(jié)構(gòu)位置安排的不合理，也會(huì)使機(jī)械加工的材料浪費(fèi)量增加。為了轉(zhuǎn)變這一機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題，依據(jù)機(jī)械加工上的質(zhì)量要求，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的組合結(jié)構(gòu)，重新進(jìn)行機(jī)械零件的規(guī)劃分配，例如：異步電動(dòng)機(jī)做功的動(dòng)力傳導(dǎo)，在控制定子轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)的前提下，將動(dòng)力系統(tǒng)與做功傳導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行重新安排[3]，縮短動(dòng)力傳導(dǎo)的距離，達(dá)到提高異步電動(dòng)機(jī)做功速率的效果，機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新分配，減小機(jī)械做功的有用功損耗，提升機(jī)械各部分元件的做功速率。

3.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的創(chuàng)新

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是社會(huì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，是提升機(jī)械結(jié)構(gòu)的有效渠道。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的創(chuàng)新，在現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)上，對(duì)其機(jī)械設(shè)計(jì)的基本流程進(jìn)行完善，堅(jiān)持質(zhì)量第一，機(jī)械做工工藝研究的逐步深入。例如：某一類機(jī)械產(chǎn)業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須參考機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，反復(fù)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的精益求精，提高機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)投入，設(shè)計(jì)人員針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的元件需求[4]，在設(shè)計(jì)中進(jìn)行機(jī)械元件優(yōu)化，完善其設(shè)計(jì)中存在的不足，逐步提供機(jī)械應(yīng)用的實(shí)際效果；另一方面，機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)融合設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)、分析等多方面程序的綜合應(yīng)用，保障機(jī)械加工各個(gè)流程發(fā)揮作用，為現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供引導(dǎo)。

3.5 機(jī)械設(shè)計(jì)的變型設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的變型設(shè)計(jì)是指借助對(duì)既有產(chǎn)品的再次開發(fā)，使其中的個(gè)別數(shù)據(jù)改變，進(jìn)而得到一個(gè)合乎使用人規(guī)定的產(chǎn)品的一類設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設(shè)計(jì)是變型設(shè)計(jì)方法中的一種，其參數(shù)區(qū)間更廣，而且理念更先進(jìn)，不再受過(guò)去體制的束縛，切實(shí)帶動(dòng)了創(chuàng)新工作的發(fā)展。

我們將產(chǎn)品功能、原理和結(jié)構(gòu)都相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的設(shè)計(jì)稱為縱系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變型；將在基礎(chǔ)型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)稱為橫系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變型；另外，設(shè)計(jì)具有先進(jìn)動(dòng)力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品我們稱之為跨系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變型。通過(guò)上文敘述我們可知，它能夠在確保產(chǎn)品之前的功效不發(fā)生變化的前提之下，結(jié)合使用人的需求及時(shí)改變數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)品功能強(qiáng)大。

機(jī)械產(chǎn)品三維參數(shù)化變型設(shè)計(jì)是以拓?fù)浼s束、尺寸約束、工程約束驅(qū)動(dòng)為技術(shù)基礎(chǔ)的變型設(shè)計(jì)方法中的一種。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法是一門綜合學(xué)科，更加離不開創(chuàng)新?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，樹立創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維理念，將各種創(chuàng)新方法綜合運(yùn)用，并整體優(yōu)化，還要熟練應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)分析工具，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高生產(chǎn)率、更能滿足消費(fèi)者需求的機(jī)械產(chǎn)品，順應(yīng)當(dāng)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展潮流，提高機(jī)械產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

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