閆軼 佟名琬

摘要：機(jī)械結(jié)構(gòu)要在總體設(shè)計(jì)完成的情況下才能夠進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后才能夠進(jìn)行接卸結(jié)構(gòu)的調(diào)整。要想得到比較精細(xì)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖，就是要將總體設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，然后將機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整之后，這樣才能夠體現(xiàn)出機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖的作用及功能。在進(jìn)行實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要將其中的零件的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)注，這樣一來有助于零部件進(jìn)行組裝。在將零部件進(jìn)行參數(shù)的標(biāo)注時(shí)，還要對(duì)零部件的精準(zhǔn)度進(jìn)行詳細(xì)的檢查，保證每一個(gè)零部件的精準(zhǔn)度都符合標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵字：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；應(yīng)用方法

1創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性

現(xiàn)階段，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，人們的思想意識(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，開始向多元化方向發(fā)展，要求機(jī)械結(jié)構(gòu)滿足多元化的發(fā)展需求，使其具備良好的功能和性能，以保障工作效率。在此背景下，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的劣勢(shì)尤為凸顯，其結(jié)構(gòu)單一、應(yīng)用范圍有限，使其行業(yè)價(jià)值受到了影響。對(duì)此，要求設(shè)計(jì)人員提高創(chuàng)新意識(shí)，采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方式，以打破常規(guī)設(shè)計(jì)理念的限制，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的本質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新，從而提高機(jī)械制造領(lǐng)域的生命力，保證其安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1結(jié)構(gòu)模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)

這種優(yōu)化方式，即結(jié)合產(chǎn)品規(guī)劃不同角度提出不同優(yōu)化方法。也就是說，結(jié)構(gòu)模塊優(yōu)化是按照產(chǎn)品規(guī)劃出發(fā)，將規(guī)劃分解成單獨(dú)的任務(wù)，從源頭處解決優(yōu)化問題，在減少產(chǎn)品問題的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效的工作效率。用這樣的方式，能夠在保障優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率。機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)尊重產(chǎn)品的原設(shè)計(jì)和規(guī)劃，站在細(xì)節(jié)方面進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)合Feldman理念，在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)，需要涉及到產(chǎn)品四個(gè)任務(wù)功能，包括功能原件、功能組件、功能組成、產(chǎn)品。優(yōu)秀高品質(zhì)的模塊結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)配合與連接并行，有標(biāo)準(zhǔn)化接口，能夠在靈便化、通用化、經(jīng)濟(jì)化、層次化、系列化、集成化的過程中，產(chǎn)生相容性、互換性、相關(guān)性特征。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化時(shí)，還要結(jié)合CAD制圖技術(shù)與軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過程中的變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)。

2.2系統(tǒng)模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)

系統(tǒng)優(yōu)化指的是，設(shè)計(jì)人員先將機(jī)械機(jī)構(gòu)視作一個(gè)整體，將優(yōu)化流程看作是完整的結(jié)構(gòu)。將每一個(gè)優(yōu)化元素視作單獨(dú)的部件，明確這些單獨(dú)部件存在密切聯(lián)系的關(guān)系。這樣的層次化設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)元素既是單獨(dú)的個(gè)體，又是共同的整體，能夠達(dá)成整體優(yōu)化的目的。目前來看，機(jī)械機(jī)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)模式一般是按照德國VDI2221設(shè)計(jì)方式。當(dāng)然也有一些機(jī)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)采用的是我國自主研發(fā)的系統(tǒng)設(shè)想。

根據(jù)用戶需求進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，質(zhì)量功能分部位首先根據(jù)用戶需求明確機(jī)械結(jié)構(gòu)基本功能和特征，之后根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能特征確定各個(gè)零部件的特征。將零部件特征作為核心，在討論和實(shí)驗(yàn)的過程中明確零件工藝特征。最后按照工藝特征分析，得出系統(tǒng)優(yōu)化作業(yè)特征，決定最后的系統(tǒng)優(yōu)化方法。

系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計(jì)建立在將產(chǎn)品視作整體系統(tǒng)，通過不同區(qū)域和不同特征的規(guī)劃與明確，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的整體性設(shè)計(jì)，最終得出產(chǎn)品成品的設(shè)計(jì)結(jié)果。代表性設(shè)計(jì)方法包括鍵合圖法、舉證設(shè)計(jì)法、構(gòu)思設(shè)計(jì)法、圖形建模法、設(shè)計(jì)元素法等。每一種方法都需要結(jié)合系統(tǒng)完成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與方案的制定。

2.3產(chǎn)品特征的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)產(chǎn)品發(fā)展特點(diǎn)，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此過程中最重要的技術(shù)就是計(jì)算機(jī)輔助，計(jì)算機(jī)輔助貫穿于機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的始終，能夠幫助設(shè)計(jì)人員提高優(yōu)化設(shè)計(jì)效果和自動(dòng)化水平，完成機(jī)械機(jī)構(gòu)優(yōu)化的管理、協(xié)調(diào)、表達(dá)?？偨Y(jié)來說，現(xiàn)如今產(chǎn)品特征優(yōu)化主要包括如下方法。首先是實(shí)例法。實(shí)例法通過框架結(jié)構(gòu)完成概念實(shí)體、工程實(shí)例描述。在推理的過程中獲取候選資源，并將候選資源匹配進(jìn)入到優(yōu)化防范與匹配設(shè)計(jì)。其次為編碼法，這種方式結(jié)合運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)整理與分離。通過知識(shí)庫搜集與整理方式，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。最后是混合性表達(dá)，這種方式將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、框架、過程、規(guī)則進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的產(chǎn)品特征設(shè)計(jì)。CAD軟件中，常用NEXPERT-OBJECT完成優(yōu)化方案制定。在結(jié)束目錄優(yōu)化與否設(shè)計(jì)以后，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)組、功能模塊、功能分解的組織優(yōu)化，為優(yōu)化提供輔助工效。上述方法全部需要在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)產(chǎn)品自身特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

3機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)用

3.1材料變?cè)?/p>

機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(duì)不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)各自要求對(duì)原材料進(jìn)行不同方式的選擇。這時(shí)，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(jìn)行不同方式的加工之后就能夠運(yùn)用到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行新型設(shè)計(jì)方法的研究。通過運(yùn)用變?cè)ǎ軌蜉^好地實(shí)現(xiàn)新方案研發(fā)。變?cè)ㄔ趯?shí)際的運(yùn)用中就是將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種變量進(jìn)行改變沒然后得到的結(jié)果不會(huì)改變的情況下，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的接卸設(shè)計(jì)。

3.2數(shù)量變?cè)?/p>

變?cè)ㄖ械牧悴考慕Y(jié)構(gòu)原理包含兩個(gè)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(duì)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(jìn)行調(diào)整之后就能夠得到想要的產(chǎn)品。例如，對(duì)于一些設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)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(jì)主要因素就是防止松動(dòng)脫落，因此，在進(jìn)行螺絲的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到用什么方法降低螺絲的松動(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)的工作效率，減少施工量。

3.3位置變?cè)?/p>

位置變?cè)?，從表面意思上看是將機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)零部件進(jìn)行位置的變化，來實(shí)現(xiàn)位置變?cè)瑥亩_(dá)到理想的結(jié)果。例如，在進(jìn)行一些零部件的焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量將零部件的位置進(jìn)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?cè)€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。

3.4尺寸變?cè)?/p>

尺寸變?cè)囊馑季褪菍⒘悴考M(jìn)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?cè)趯?shí)際的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中是將零部件進(jìn)行形狀上的改變，也就是說對(duì)零部件的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。這一點(diǎn)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(jìn)行優(yōu)化完善。例如，在進(jìn)行冷沖壓彎曲設(shè)計(jì)時(shí)，就需要將材料的適當(dāng)?shù)淖兓螅玫倪M(jìn)行冷沖壓彎曲設(shè)計(jì)。通過將草料進(jìn)行冷沖之后還能夠進(jìn)行一定的角度改變，使零部件的角度更加完美。同時(shí)，如果要對(duì)零部件進(jìn)行尺寸的變化，在此之前要將零部件的彎曲角度進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量和計(jì)算，保證零部件變換之后不會(huì)影響材料整體的質(zhì)量。

3.5形狀變?cè)?/p>

形狀變?cè)褪菍⒃骷M(jìn)行形狀的調(diào)整之后得到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要的形狀。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將零部件進(jìn)行形狀變?cè)菫榱烁玫倪_(dá)到機(jī)械設(shè)計(jì)的目的。例如，在進(jìn)行彈簧的安裝時(shí)，由于彈簧具有很多不同的種類，因此，通過應(yīng)用彈簧進(jìn)行安裝的元器件也就有多種不同的類型。在實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用彈簧時(shí)，要根據(jù)彈簧不同的物理特點(diǎn)，不能夠?qū)椈蛇^分的進(jìn)行壓緊，這樣會(huì)導(dǎo)致彈簧失去了彈性作用。

結(jié)語

總之，目前，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念存在很多的限制性問題，已不符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。因此，要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的效益。

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