機械零部件的創(chuàng)新設(shè)計研究

韋志安

摘 ?要：機械零部件是構(gòu)成機械產(chǎn)品的重要結(jié)構(gòu)，機械產(chǎn)品部件的設(shè)計情況直接決定了機械的質(zhì)量、功能等特性，因此機械零部件設(shè)計是機械制造業(yè)的靈魂。隨著我國機械制造業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代機械零部件設(shè)計已逐漸向國際化過渡，在新時期的機械產(chǎn)品零部件的設(shè)計中需要著重強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，零部件設(shè)計者應(yīng)充分發(fā)揮機械的創(chuàng)造力、想象力，在科學(xué)的設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，利用先進的設(shè)計思想與方法進行產(chǎn)品零部件的創(chuàng)新設(shè)計。文章首先對機械零部件的創(chuàng)新設(shè)計思想與創(chuàng)新方法進行了論述，然后通過一個機械零部件創(chuàng)新的實例進行了詳細的分析，充分展示了創(chuàng)新零件設(shè)計帶來的巨大社會效益與經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：機械零部件;創(chuàng)新設(shè)計;機械制造

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進步，工程領(lǐng)域技術(shù)變革不斷推進，人們對機械設(shè)計的要求日益提高，機械零部件設(shè)計作為綜合性的創(chuàng)造作業(yè)需要不同學(xué)科知識的交叉與滲透，要求機械設(shè)計具備較高的科學(xué)思維素養(yǎng)。近年來，計算機輔助設(shè)計的發(fā)展解決了機械零件設(shè)計繪圖與計算中的一系列難題，而目前存在的問題是傳統(tǒng)設(shè)計方式與先進科學(xué)技術(shù)之間的矛盾，傳統(tǒng)機械零部件設(shè)計一般是利用標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計規(guī)范通過數(shù)學(xué)建模、工程力學(xué)等方式進行類比計算從而設(shè)計出零部件的模式，但是這種方法在實踐中暴露出一些問題，設(shè)計出的機械存在較大誤差，往往達不到零件的實際需要，因此對機械零部件進行創(chuàng)新設(shè)計是現(xiàn)階段設(shè)計師需要進行探索的內(nèi)容。

1 機械零部件創(chuàng)新設(shè)計的思想與理念

機械設(shè)計師對機械零部件進行創(chuàng)新設(shè)計的前提是擁有良好的創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性思維等創(chuàng)造能力是受設(shè)計者個性、心理等綜合特征與能力決定的，包涵的內(nèi)容很廣泛，比如創(chuàng)造能力、想象能力、記憶能力、觀察能力、表達能力，還受到設(shè)計者的興趣愛好、思想信念等影響，機械設(shè)計師的能力突顯并非一朝一夕，需要通過長期的日常觀察、思想與總結(jié)得到，通過對有效設(shè)計信息的加工轉(zhuǎn)換對機械零部件進行創(chuàng)新設(shè)計。

機械設(shè)計師的發(fā)散思維也是很重要的設(shè)計思想與能力，發(fā)散思維指的是從不同的角度、方面、層次對問題進行全面的考慮，通過得到的多種答案啟發(fā)設(shè)計的靈感，也稱作輻射思維。比如在機械零部件創(chuàng)新設(shè)計過程中，設(shè)計師需要將兩種零部件通過焊接、膠接、鉸接等聯(lián)接方法聯(lián)接起來，這時可以利用發(fā)散思維進行思考，拓展出采用摩擦力、電磁力、壓差等其他不常用的方法。發(fā)散思維可以為機械設(shè)計提供新的設(shè)計理念，對機械技術(shù)與方案創(chuàng)新提供了重要的途徑。

2 機械零部件科學(xué)的創(chuàng)新方法

2.1 控制機械零部件的失效形式

機械零部件的失效形式有很多種，常見的塑性變形、點蝕、斷裂、彈性變形、磨損等失效形式，一旦機械零部件出現(xiàn)失效現(xiàn)象就不能正常工作。在對機械零部件進行設(shè)計過程中，設(shè)計師需要預(yù)先對機械零部件的失效形式進行綜合評估與分析，結(jié)合機械實際的運行地點與工作情況進行全面的評估，只有對失效形式進行全面掌握與了解才能采用有效的措施對失效情況進行控制。機械評估過程中需要利用剛度與強度準(zhǔn)則、機械振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱與耐磨性準(zhǔn)則等計算準(zhǔn)則進行機械設(shè)計分析，及時采用相應(yīng)的措施減少機械零部件的失效機率，延長機械零部件的使用壽命，提高機械使用地穩(wěn)定性。

2.2 全面選擇機械零部件設(shè)計方法

設(shè)計師在機械設(shè)計的過程中首先全面掌握的機械學(xué)理論，熟知各種機械方法，擴展自身相關(guān)領(lǐng)域的知識面例如動力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)、摩擦學(xué)、結(jié)構(gòu)強度學(xué)等，還需要學(xué)習(xí)計算機輔助技術(shù)，提高自身計算機運用能力，結(jié)合計算機技術(shù)與機械設(shè)計，借助計算機技術(shù)提高機械繪圖與計算的效率，為機械零部件設(shè)計奠定基礎(chǔ)。計算機輔助設(shè)計已成為機械零部件設(shè)計的重要部分，推動著機械科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展。

3 機械零部件創(chuàng)新設(shè)計的實例與分析

隨著我國科技與經(jīng)濟的發(fā)展，煤炭行業(yè)的規(guī)模處于日益擴大的態(tài)勢，對煤炭需求的增加促進了煤炭產(chǎn)量的上升，對礦車運輸量與使用性能的要求進一步提高，因此對機械礦車進行創(chuàng)新與改進成為必然趨勢。相關(guān)設(shè)計人員在對機械礦車進行創(chuàng)新設(shè)計過程中主要是對零部件進行相關(guān)的改進，目的是提高原有礦車設(shè)備的使用效率，在降低生產(chǎn)成本的前提下增加礦車使用量與運輸量。首先，需要對機械礦車的具體情況進行分析，測量礦車尺寸，在礦車兩側(cè)設(shè)計門卡，利用計算機輔助技術(shù)進行放樣，一共設(shè)計出四種方案，側(cè)門尺寸如下：900×240mm、1000×350mm、1200×360mm、1200×400mm;方案設(shè)計完畢后對這四種設(shè)計方式進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)側(cè)門尺寸為1200×400mm時，在礦車運行中卸載物料的時間最短，但是缺點是這種方案會受到車輪運行的影響，給物料裝卸過程帶來不便，因此需要對這種方案進行創(chuàng)新與改進。而當(dāng)側(cè)門尺寸設(shè)計為1200×360mm時，裝卸物料時間也相對較短，而這種設(shè)計方案還能保證礦車運行中與車輪互不干擾，有效地保證了礦車的強度、卸載物料與運行的效率，當(dāng)采用這種方式進行側(cè)門設(shè)計時可以在側(cè)門四周進行金屬邊框焊接，邊框的厚度與車廂側(cè)面的形狀切合，厚度設(shè)計為10mm左右，能有效為礦車的鋼板提供支撐;另外在車廂內(nèi)部設(shè)置鋼板能夠提高物料卸載的速度，在設(shè)計中應(yīng)保證鋼板兩側(cè)低、中間高，并與水平面呈35°的夾角，有效地減少了物料的卸載時間。在對礦車側(cè)門與車廂內(nèi)部進行創(chuàng)新設(shè)計，通過反復(fù)試驗后發(fā)現(xiàn)該礦山設(shè)計基本符合實際運行效果，對其中存在的一些微小不足進行改進后，將該方案投入實際的礦車機器生產(chǎn)，第一批出廠的200臺運行效果很好，這批機器機動靈活，不受卸車地點的限制，有效減少了物料卸載的時間，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

我國國民經(jīng)濟快速的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進步推動了工程領(lǐng)域尤其是機械制造技術(shù)的變革。機械零部件設(shè)計是具有很強創(chuàng)造性的設(shè)計活動，直接決定著其機械設(shè)計的性能與效果。隨著計算機輔助設(shè)計發(fā)展，機械零件設(shè)計過程的難度降低，而面對日益加速技術(shù)變革，我國機械設(shè)計師需要對機械零部件強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，使我國的機械設(shè)計面向現(xiàn)代化、國際化，充分滿足經(jīng)濟發(fā)展效益與社會效益。因此設(shè)計師需充分發(fā)揮自身創(chuàng)造能力，基于科學(xué)的設(shè)計理論與方法研發(fā)出最實用、最科學(xué)的機械科技成果，設(shè)計出滿足社會需要的機械零部件，推動我國機械零部件的創(chuàng)新設(shè)計，為機械行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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