現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)與方法探討

王海龍 陳思嘉

華夏外包服務(wù)(遼寧)有限公司

現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)與方法探討

王海龍 陳思嘉

華夏外包服務(wù)(遼寧)有限公司

機械工程是一門古老的學(xué)科，它總是伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步而不斷更新迭代，不斷用新技術(shù)與工藝滿足著人們的需求，推動整個人類社會的進步。進入21世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以指數(shù)級在前進，與此相伴帶來的是機械技術(shù)和工藝的革新。本文立足于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)進步的大背景，探討當(dāng)下機械設(shè)計技術(shù)與方法面臨的新機遇與挑戰(zhàn)。

現(xiàn)代機械設(shè)計；技術(shù)；方法；探討

0 引言

任何機械制造的前提是機械設(shè)計，好的機械設(shè)計能起到機械生產(chǎn)事半功倍的效果，對于生產(chǎn)效率、生產(chǎn)的穩(wěn)定性等都作用明顯。當(dāng)前，伴隨著新的科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，機械設(shè)計工作也面臨著更多的機遇，新的機械設(shè)計方法層出不窮，也因此受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。

1 現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)

現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)較多，如計算機輔助設(shè)計技術(shù)、節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)等，一定程度上推動了機械制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展，因此，加強這些技術(shù)的分析，能夠為其實際應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1.1 計算機輔助設(shè)計技術(shù)

計算機輔助設(shè)計技術(shù)主要借助專業(yè)軟件強大的運算及圖形設(shè)計功能實現(xiàn)，現(xiàn)代機械設(shè)計主要應(yīng)用CAD軟件。實踐表明，使用CAD軟件進行現(xiàn)代機械的設(shè)計，不僅設(shè)計效率高，而且能從不同視圖觀察機械設(shè)計狀況，修改方便，因此，是現(xiàn)代機械設(shè)計應(yīng)用較高的軟件。使用CAD軟件進行現(xiàn)代機械設(shè)計時應(yīng)遵循以下步驟：首先，確定數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是現(xiàn)代機械設(shè)計的基礎(chǔ)，一般情況下有現(xiàn)成的機械數(shù)學(xué)模型可供運用，但對于沒有數(shù)學(xué)模型的機械零件設(shè)計，應(yīng)在充分分析機械各項參數(shù)的基礎(chǔ)上建立正確的數(shù)學(xué)模型；其次，設(shè)計合理的程序框圖，計算各部件的性能、參數(shù)，為實際的設(shè)計工作的開展提供指導(dǎo)。再次，使用專門語言進行程序的編制。最后，加強對編制程序的細節(jié)檢查，并輸入相關(guān)參數(shù)進行模擬，以及時發(fā)現(xiàn)機械零件存在的瑕疵，通過認真調(diào)試，使其更好的符合設(shè)計要求。

1.2 節(jié)能環(huán)保設(shè)計技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識的提高，現(xiàn)代機械設(shè)計中越來越注重環(huán)保節(jié)能方面的考慮。當(dāng)前，節(jié)能性能是衡量機械設(shè)備或零件性能的重要指標(biāo)之一，因此，現(xiàn)代機械設(shè)計中一方面先應(yīng)從材料選擇、使用性、加工工藝、結(jié)構(gòu)布局等方面注重節(jié)能方面的考慮，以提高能源利用率、實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。另一方面，在滿足設(shè)計質(zhì)量要求的前提下，注分析是否有可回收利用的資源，降低污染物的排放。

1.3 系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)

系統(tǒng)化機械設(shè)計技術(shù)指將設(shè)計工作逐層進行劃分，確定每層所用的設(shè)計技術(shù)及方法，最后將各層有機的整合完成整個設(shè)計工作。首先，確定最佳的分解層次，為模型化及優(yōu)化工作的開展提供便利。其次，分界面應(yīng)簡單，應(yīng)選擇在要素結(jié)合聯(lián)系較為簡單的位置。最后，正確處理功能分解與系統(tǒng)分解間的關(guān)系，尤其應(yīng)將關(guān)系密切的要素結(jié)合在一起。

2 現(xiàn)代機械設(shè)計方法

現(xiàn)代機械設(shè)計工作開展中為提高工作效率，減少不良狀況的發(fā)生，設(shè)計人員除熟練掌握專業(yè)的設(shè)計技術(shù)外，還應(yīng)掌握一定的設(shè)計方法，以達到事半功倍的設(shè)計目的，結(jié)合實踐經(jīng)驗得知，設(shè)計人員尤其應(yīng)注重以下內(nèi)容的認真落實：

(1)明確步驟及功能要求。為提高機械設(shè)計效率，現(xiàn)代機械設(shè)計時應(yīng)做好以下兩方面工作：一方面，明確設(shè)計步驟。機械設(shè)備或零件千差萬別，設(shè)計時除存在細小的差別外，大部分步驟相似。首先，充分分析機械設(shè)計需求，明確機械設(shè)計的約束條件，制定詳細的設(shè)計任務(wù)書。其次，在對機械功能認真分析的基礎(chǔ)上，確定相關(guān)參數(shù)，并提出多套設(shè)計方案，進行對比分析。最后，確定最佳的設(shè)計方案，使用專門的設(shè)計工具，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進行設(shè)計，尤其應(yīng)準(zhǔn)確把握設(shè)計細節(jié)，如機械尺寸、特性等。另一方面，明確功能要求是機械設(shè)計考慮的重點內(nèi)容，是確保設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，現(xiàn)代機械設(shè)計時應(yīng)加強機械耐磨性、穩(wěn)定性、壽命、剛度、強度等方面的要求。同時，還應(yīng)兼顧經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)工藝性方面的考慮。

(2)注重相關(guān)參數(shù)的計算。現(xiàn)代機械設(shè)計中相關(guān)參數(shù)計算的準(zhǔn)確與否往往給機械制造質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此，設(shè)計中應(yīng)對機械運行情況進行模擬，掌握機械運行規(guī)律，在對其受力情況深入分析的基礎(chǔ)上，計算相關(guān)參數(shù)，期間尤其應(yīng)注重機械零件強度參數(shù)研究。機械零件強度由變應(yīng)力強度與靜應(yīng)力強度之分，而變應(yīng)力包括對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力、非對稱循環(huán)變應(yīng)力，設(shè)計過程中設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合機械設(shè)計需求，加強各種類型變應(yīng)力變化規(guī)律的分析，確保機械設(shè)計強度滿足實際要求。另外，機械運行中不可避免的受到摩擦力影響，為延長其使用壽命，提高機械的抗摩擦能力，設(shè)計時應(yīng)注重關(guān)鍵位置的潤滑設(shè)計。

(3)選擇合適機械的材料。現(xiàn)代機械設(shè)計中使用的材料會影響機械質(zhì)量及性能的充分發(fā)揮與否，因此，設(shè)計過程中應(yīng)注重把握以下內(nèi)容：一方面，選擇合適的機械材料。現(xiàn)代機械材料類型比較多，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料，其中金融材料具有較好的力學(xué)性能，能很好的滿足機械零件用途與性能要求；高分子材料具有良好的耐腐蝕性，在冷凍、化工設(shè)備中較為常用；陶瓷材料熔點高、耐腐蝕性強、硬度高，一般用于切削刀具制造中；復(fù)合材料具有較好的彈性模量及強度，主要應(yīng)用與制造航天、航空設(shè)備。因此，現(xiàn)代機械設(shè)計中應(yīng)機械的性能要求選擇對應(yīng)的材料。另一方面，還應(yīng)綜合考慮一些細節(jié)問題。如機械零件的應(yīng)力、荷載性質(zhì)及大小；機械零件所處的環(huán)境、溫度等；材料的供應(yīng)狀況，尤其應(yīng)考慮所用材料的價格等，保證在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，最大限度的減少制造成本開支。

3 結(jié)論

現(xiàn)代機械設(shè)計是支撐機械制造行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，加強相關(guān)設(shè)計技術(shù)及方法的研究意義重大。本文通過對現(xiàn)代機械設(shè)計技術(shù)及方法的研究得出以下結(jié)論：

(1)現(xiàn)代機械設(shè)計應(yīng)用的技術(shù)較多，設(shè)計人員應(yīng)在綜合考慮機械設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合機械設(shè)備或零件工作實際，采取針對性設(shè)計技術(shù)，確保設(shè)計工作質(zhì)量。

(2)為提高設(shè)計工作效率，設(shè)計人員應(yīng)掌握現(xiàn)代機械設(shè)計的方法，并結(jié)合自身工作實際加以總結(jié)與反思，不斷優(yōu)化設(shè)計工作中的問題，提高現(xiàn)代機械設(shè)計工作水平，為設(shè)計出更多優(yōu)質(zhì)的機械產(chǎn)品做好鋪墊。

[1]陳彤.現(xiàn)代機械設(shè)計方法研究及其創(chuàng)新[J].機械研究與應(yīng)用，2015(02)：195-197.

[2]宋昊妍.論現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的應(yīng)用[J].機電技術(shù)，2015(04)：158-160.

[3]關(guān)博文.淺議現(xiàn)代機械設(shè)計理念和技術(shù)展望[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016(01)：171-172.