陳信機

摘 要：在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入變元法，能夠較好的提高機械設(shè)計的效果。變元法中的形狀變元、位置變元、尺寸變元、數(shù)量變元和材料變元等都對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中元器件的設(shè)計起到了非常重要的作用。然而，對于機械設(shè)計來說，創(chuàng)新設(shè)計方法研究的道路仍需要不斷的探索。

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

1導(dǎo)言

機械結(jié)構(gòu)要在總體設(shè)計完成的情況下才能夠進行整體設(shè)計，整體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后才能夠進行接卸結(jié)構(gòu)的調(diào)整。要想得到比較精細化的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖，就是要將總體設(shè)計進行完善，然后將機械結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計進行調(diào)整之后，這樣才能夠體現(xiàn)出機械結(jié)構(gòu)設(shè)計原理圖的作用及功能。在進行實際的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要將其中的零件的參數(shù)進行標(biāo)注，這樣一來有助于零部件進行組裝。在將零部件進行參數(shù)的標(biāo)注時，還要對零部件的精準(zhǔn)度進行詳細的檢查，保證每一個零部件的精準(zhǔn)度都符合標(biāo)準(zhǔn)。變元法起源于德國，作為一種創(chuàng)新方法，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用變元法時，要對機械設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)進行深入的研究，在對機械設(shè)計的基本框架有了深入的了解之后才能夠?qū)C械的零部件進行合理的調(diào)整和完善。變元法重要內(nèi)容有兩方面，一是將機械零部件中的一些部件進行注釋說明，對零部件中的主要含義進行解釋，對于零部件的數(shù)量、位置、尺寸、形狀、連接和工藝這些內(nèi)容進行重點的研究和分析。二是在對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的零部件檢查和調(diào)整之后，研究其創(chuàng)新設(shè)計，改善原來的方案，從而使機械結(jié)構(gòu)設(shè)計更加完美，更適應(yīng)機械設(shè)計的發(fā)展。

2機構(gòu)運動方案實驗設(shè)計

2.1實驗教學(xué)目的

實驗教學(xué)具有兩個目的：一是深化理解機構(gòu)運動的基礎(chǔ)知識，熟悉基本桿組概念，奠定好創(chuàng)新型實驗設(shè)計的理論基石；二是利用各類相關(guān)聯(lián)的桿組，拼接對應(yīng)的平面機構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計思維，培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。

2.2實驗平臺搭建

根據(jù)機構(gòu)運動的基礎(chǔ)知識，擬定實驗所需的機構(gòu)運動尺寸、運動方案，利用實驗臺所提供的各類桿組零件，依照實驗內(nèi)容搭建機構(gòu)運動的傳遞順序。實驗時，一是區(qū)分各類機構(gòu)件所運動的區(qū)域范圍，避免發(fā)生運動干涉；二是按照預(yù)定機構(gòu)運動方案搭接或拼接，需注意，拼接的參考面和構(gòu)件運動平面達到外伸的機構(gòu)運動層面數(shù)愈小，其運動平穩(wěn)度愈好。因此，在實驗時將機構(gòu)件的運動層面采用交錯排列方式進行拼接，可使運動平穩(wěn)。所使用的實驗平臺由五根沿 X 方向可移動的鉛垂立柱和在立柱上有若干可沿 Y 方向移動的滑塊組成，如圖 1 所示。實驗時，以面對操作者的鉛垂面為機構(gòu)拼接的參考面，操作者先雙手扶穩(wěn)立柱，輕推立柱左右移動，到達預(yù)定位置后將立柱兩端的螺栓擰緊鎖住立柱；然后，輕推滑塊上下移動，到達預(yù)定位置后將滑塊螺栓擰緊鎖定在立柱上。通過此類操作方式，人們可在 X、Y 平面內(nèi)確定活動構(gòu)件相對機架的連接位置。

圖 1 實驗臺 機架

2.3典型機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計

可實驗的機構(gòu)運動方案均具有基礎(chǔ)知識與實踐相結(jié)合的特性，每個機構(gòu)運動方案都可根據(jù)運動示意圖推算出機構(gòu)件的尺寸或相對位置，再進行機構(gòu)桿組的拼接拆分完成實驗?zāi)康?。能完成機構(gòu)運動創(chuàng)新實驗的有：蒸汽機機構(gòu)、插床的插削機構(gòu)、刨床導(dǎo)桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)的組合等 16 種機構(gòu)。因此，可要求學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維和實踐動手能力來進行機構(gòu)創(chuàng)新實驗。

3材料變元

機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中具有多種類型的原材料，每一種原材料都具有不盡相同的作用，因此在面對不同的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)各自要求對原材料進行不同方式的選擇。這時，不同原材料的作用和功能就能夠較好地體現(xiàn)出來。將原材料進行不同方式的加工之后就能夠運用到機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，進行新型設(shè)計方法的研究。通過運用變元法，能夠較好地實現(xiàn)新方案研發(fā)。變元法在實際的運用中就是將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種變量進行改變沒然后得到的結(jié)果不會改變的情況下，來實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)中的接卸設(shè)計。

4數(shù)量變元

變元法中的零部件的結(jié)構(gòu)原理包含兩個基本元素，加工面和工作面。除此以外，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理中還包含對零部件整體和零部件自身等一些元素。這些元素決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，因此，通過將這些基本元素進行調(diào)整之后就能夠得到想要的產(chǎn)品。例如，對于一些設(shè)計相對較為簡單的產(chǎn)品來說，通常都是采用直線形狀，比如螺絲的設(shè)計主要因素就是防止松動脫落，因此，在進行螺絲的設(shè)計時，要考慮到用什么方法降低螺絲的松動率?？梢岳脧椈蓧|，能夠使彈簧起到有效的緩沖作用。這樣一來能夠有效的提高機械設(shè)計的工作效率，減少施工量。

5位置變元

位置變元，從表面意思上看是將機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的每一個零部件進行位置的變化，來實現(xiàn)位置變元，從而達到理想的結(jié)果。例如，在進行一些零部件的焊接時，應(yīng)當(dāng)盡量將零部件的位置進行合理的調(diào)整，使其焊接的位置盡量靠中間，這種焊接方法能夠有效的降低零部件發(fā)生變形，防止元器件發(fā)生不規(guī)則扭曲的現(xiàn)象。通過位置變元，還能夠?qū)⒄w的部件結(jié)構(gòu)空間降低，提高了空間的使用率。

6尺寸變元

尺寸變元的意思就是將零部件進行尺寸上的調(diào)整，然后使零部件得到最好的優(yōu)化。尺寸變元在實際的機械機構(gòu)設(shè)計中是將零部件進行形狀上的改變，也就是說對零部件的形狀進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。這一點可以通過改變零部件的長、寬、高和各方面的尺寸參數(shù)，將零部件進行優(yōu)化完善。例如，在進行冷沖壓彎曲設(shè)計時，就需要將材料的適當(dāng)?shù)淖兓螅玫倪M行冷沖壓彎曲設(shè)計。通過將草料進行冷沖之后還能夠進行一定的角度改變，使零部件的角度更加完美。同時，如果要對零部件進行尺寸的變化，在此之前要將零部件的彎曲角度進行詳細的測量和計算，保證零部件變換之后不會影響材料整體的質(zhì)量。

7形狀變元

形狀變元就是將元器件進行形狀的調(diào)整之后得到機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中所需要的形狀。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中將零部件進行形狀變元是為了更好的達到機械設(shè)計的目的。例如，在進行彈簧的安裝時，由于彈簧具有很多不同的種類，因此，通過應(yīng)用彈簧進行安裝的元器件也就有多種不同的類型。在實際的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用彈簧時，要根據(jù)彈簧不同的物理特點，不能夠?qū)椈蛇^分的進行壓緊，這樣會導(dǎo)致彈簧失去了彈性作用。

8結(jié)語

創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的靈魂，是實現(xiàn)企業(yè)競爭力的源泉，有利于企業(yè)獲得更大的上升空間，以滿足社會的發(fā)展需求?，F(xiàn)階段，市場需求開始呈多元化趨勢，傳統(tǒng)的設(shè)計理念使企業(yè)的發(fā)展受到了限制，無法發(fā)揮其實際作用。對此，應(yīng)強化創(chuàng)新設(shè)計理念，對機械結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計效果。

參考文獻

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（作者單位：東莞鈿威電子科技有限公司）