解析現代設計方法在工程機械產品設計中的應用

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，我國機械行業在發展過程中面臨著新的挑戰。現代設計方法在工程機械產品設計中的應用，改變了以往工程機械產品在設計這一環節中老套模式，使工程機械產品的設計更加的新穎，能夠滿足工程機械市場中對于產品設計的標準與要求，對于工程機械產品的設計與發展有著非常重要的作用。

關鍵詞：現代設計方法；工程機械產品；設計；應用

工程機械產品的設計，是工程機械產品在生產過程中一個非常重要的環節。工程機械產品設計中的傳統設計方法，已經無法滿足工程機械在發展中的需求，不能適應工程機械市場的變化，現代設計方法在工程機械產品設計中的應用，有效的解決了傳統設計方法應用于工程機械產品設計中存在的問題，提高了工程機械產品設計的水平與質量。

1.現代設計方法的概述

隨著我國科學技術的深入發展，計算機技術在我國各個行業中的應用非常廣泛，現代設計方法這一門新興的學科應用而生，它是一個決策、尋優、綜合的過程，以對產品進行設計為總的方向，主要的內容有：虛擬設計、相似性設計、三次設計、反求工程設計、價值工程、疲勞設計、人機工程、人工神經元計算方法、工業藝術造型設計、計算機輔助設計、動態仿真設計、有限元分析、優化設計、模塊設計、可靠性設計等。工程機械產品在設計過程中應用現代設計方法的時候，通常都是利用計算機進行相關設計中的計算、分析以及決策。

現代設計方法具有以下幾個特點：

1、現代設計方法在設計理論中進行了延伸，設計思維的出現了變化，設計的范疇也得到了有效的擴展。

2、現代設計方法中，綜合了多元化的設計理論、設計方法、設計技術。

3、現代設計方法中，設計手段逐漸的虛擬化、并行化、計算機化、自動化、精確化、智能化。

2.現代設計方法在工程機械產品設計中的應用步驟

工程機械產品在設計過程中，對于現代設計方法的應用，必須經過幾個的階段，以下幾個階段是現代設計方法在工程機械產品設計中的應用步驟。

1、三維實體造型

工程機械產品設計中，應用現代設計方法完成全部階段的前期，必須要完成工程機械產品設計中的原方案，這樣能夠有效的確定工程機械產品中所有零部件的結構與形狀。在這一基礎之上，利用三維實體造型軟件對工程機械產品中零件的三維模型進行構建，構建出來的零件三維模型能夠有效的將設計人員的思想展現出來，還要對工程機械產品采取針對性的力學實驗研究，對工程機械產品中每一個零件的所具備的力學特性進行確定。

2、有限元結構分析

工程機械產品的三維實體造型構建好之后，要對工程機械產品中每一個零部件的應變性能與動態性能進行分析，如果分析出來的結果無法滿足相關規定中對于零部件的標準與要求，就必須修改零部件的三維實體造型。工程機械產品設計中的有限元結構分析這一階段，主要的作用就是提升工程機械產品在設計過程中的精確度，防止工程機械產量的設計出現問題。

3、優化設計

在對同一類型的工程機械產品進行生產的過程中，可以采取很多種設計方案對工程機械產品進行設計，不同的設計方案在工程機械產品設計中資源消耗的程度也不相同，所以必須對工程機械產品設計中的設計方案進行優化設計，選擇最合理的設計方案，節省工程機械產品在設計中所花費的時間與資金成本，同時確保優良的設計效果。

4、動態仿真設計

在工程機械產品的設計中，一直使用動態設計或者是靜態設計，都會在一定程度上增大工程機械產品設計實驗的風險，這一形勢下的設計成本也相對的比較高。動態仿真設計利用計算機網絡技術，對工程機械產品中的結構在各種情況下所能夠承受的負載，隨著時間變化而變化的這一種情況進行模擬，還對工程機械產品中的位移、速度等一系列事項，采取幅域、時域的統計分析方式。所以，工程機械產品在設計過程中，對于動態仿真設計的應用非常重要。

5、零部件的詳細設計

工程機械產品設計在經過上述四個階段之后，工程機械產品的三維實體模型已經基本上完成了，下一個階段的主要工作就是利用已經完成的三維實體模型，對其進行二維工程圖設計，然后完成工程機械產品設計中的整體設計圖。工程機械產品中的每一個零部件都非常的重要，任何一個零部件在設計環節中出現問題，都會導致工程機械產品出現相應的問題，所以在完成三維實體模型之后還要對工程機械產品中的零部件進行詳細的設計，確保每一個零部件的設計質量，這對于工程機械產品的運用有著十分重要的作用。

3.現代設計方法在工程機械產品結構強度進行設計時的應用

1、強度的計算

以某一個工程機械車架為例子，車架中的鋼板材料為9Cr最佳，許用應力為180MPa，車架材料所能承受的負載極限是340MPa，安全系數則為1.9，在這一條件之下，計算截面如圖1所示。

然后進行應力的計算，計算出來的結果，如表1所示。

根據表一中的信息數據，可以推斷出工程機械車架中的架高應力區，處于I-I、II-II、III-III這三個位置的截面處，但是一些主要荷載力都作用于這三個位置的截面處，這就造成I-I、II-II、III-III截面處發生應力集中的現象，導致這三個位置的截面處存在的應力最高，三個截面處的強度卻降低了。由此可知，選擇的工程機械材料中的許用應力值要高于最高截面處的應力，所以應該加強工程機械車架中外側的板鉸，對于車架其他部位硬度的設計，應該適當的為較低。

結語：

現代設計方法在工程機械產品設計中的有效應用，有利于工程機械產品在設計過程中保持精確性、安全性、穩定性，解決了傳統設計方法在工程機械產品設計的應用中存在的一些問題，對于工程機械產品的設計有著十分重要的意義。

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