淺談機械零部件的創新設計

【摘 要】本文針對傳統機械零部件的設計局限性，提出了創新思維機械零部件的設計思想和方法，對科學的進行零部件設計，全面優化機械零部件打下了堅實的基礎。

【關鍵詞】機械制造；零部件設計；現代思想；科學發展

一、創新思維機械零部件的設計思想

（1）運用創造思維。想象能力和思維能力是創造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創造表達出新成果的整個創造活動的中心。創造力的開發可以從培養創新意識、提高創新能力和素質、加強創新實踐等方面著手。（2）運用發散思維。發散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。發散思維是創造性思維的主要形式之一，在技術創新和方案設計中具有重要的意義。（3）運用創新思維。創造力的核心是創新思維。創新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產生新的結果的思維活動過程就是創新思維。機械機械零部件設計的過程是創新的過程。設計者應打破常規思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現創新。

二、科學的進行機械零部件設計

（1）把握機械零部件設計的主要內容。機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內容包括：根據運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經濟性上的要求主要指生產成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環境等環境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。（2）嚴格計算機械零部件的失效形式。機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發生共振。振動穩定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。因此，機械設計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性。（3）正確選擇機械零部件表面粗糙度。表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質量的主要依據；它選擇的合理與否，直接關系到產品的質量、使用壽命和生產成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩定性問題。

要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計（CAD）是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業的現代設計方法。CAD技術促成機械零部件設計發生巨大的變化，并成為現代機械設計的重要組成部分。目前，CAD技術向更深更廣的方向發展，主要表現為以下基于專家系統的智能CAD；CAD系統集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統（CAD/CAM）；動態三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術（DFM）；分布式網絡CAD系統。

參 考 文 獻

[1]王啟．常用機械零部件可靠性設計[M]．北京：機械工業出版社，1996

[2]隋明陽．機械設計基礎[M]．北京：機械工業出版社，2002

[3]趙冬梅．機械設計基礎[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2004