關于港口裝卸機械現代設計方法的應用分析

摘 要：本文對新中國港口裝卸機械生產制造的發展過程進行了總結，并結合當前港口裝卸機械設計的發展方向對港口機械的設計方法進行了闡述。

關鍵詞：港口裝卸機械；現代設計方法

我國港口裝卸機槭設備的設計制造經歷了從無到有、從小到大、從小范圍生產到大規模制造的過程，并且逐步擁有了自主生產的能力，設計技術逐漸成熟。上海在1949年解放之后，傳統的人力肩扛方式逐漸被裝卸機械所取代，極大緩解了人員的勞動負擔，經過時代的發展和變遷，裝卸機械生產商數量與日俱增，技術手段日益精進。隨著國家經濟的迅速發展，現代科技水平得到了快速提高，港口裝卸機械在現代化生產過程中的重要性越來越突出，而港口事業的發展對港口裝卸機械的要求也日益嚴苛，所以裝卸機械的設計方法和技術手段需要不斷的提高和完善，讓裝卸機械設備更加符合港口作業的發展，不斷提高裝卸機械設備的可靠性、經濟性。

港口裝卸機械的設計方法在很長一段時間內都是使用了古典力學和效學為基礎的半理論、半經驗設計法，設計周期非常長且復雜程度較高，而且所設計的設備精準度不高。目前，隨著科學技術的進步以及信息化的發展，我國的電子計算機技術和系統工程得到了廣泛的應用，其中包括：仿生制造工程、可靠性工程、虛擬制造工程以及人機工程等，促進了各個學科以及各個領域之間技術的結合，在這種大環境下，也促使了港口裝卸機械設計邁入了新的階段。本文對當前港口裝卸機械的現代設計方法進行了分析和闡述。

一、極限狀態設計方法

港口裝卸機械鋼結構在很長一段時間內都選擇了許用應力設計法。將所有的材料當做是均勻的彈性體，將JH載荷假定為恒定的定值，但是實際上所設計的過程中會出現很多變量，比如應力、材料強度和機械的承受載荷大小、方向等，這些都是隨機變化的，具有很大的不確定性，因此，產品的可靠程度并不能簡單的通過安全系數反映出來。在設計的具體過程中因為不能準確的確定產品的載荷，導致所設計的機械存在一定的風險，因此，盡可能的將這些風險控制在人們可接受的范圍之內，是機械設計最重要的原理。國外學者為了確定風險出現的可接受程度，在港口裝卸機械的設計中引入了概率論、數學統計、可靠性理論等學科，從而產生了以概率統計法作為基礎的港口裝卸機械極限狀態設計法。將載荷、材料的性質、構件的實際尺寸等都看作是一種基于某種概率分布的統計量，經過多次試驗得到大致變量的分布范圍以及各項參數，接著利用概率論中的可靠性知識來計算風險出現的概率，從而估算出港口機械鋼結構的安全程度，港口裝卸機械設計由許用應力設計方法過渡到極限狀態設計法是理論設計方法的重要表現。

二、可靠性設計方法

當前我國的港口事業得到了巨大的發展，而港口工業技術也得到了發展，港口裝卸機械的重要性也越來越突出，功能也逐漸完善，但是裝卸機械設備的使用受環境影響非常大，造成設備出現故障的次數也越來越多，所以，加強設備的可靠性在當前是非常重要的，也是國際競爭力的重要表現之一。在設計產品的時候就要時刻關注產品的可靠性，倘若在設計的時候就埋下不可靠的隱患，那么想要在產品制造完成之后進行彌補已經為時晚矣。保證產品的安全性和經濟性是可靠性設計最需要關注的兩個方面。要盡量避免出現產品失效，要設計出具有可靠性的產品。可靠性設計主要包括：確定可靠性指標、進行失效分析、可靠性分析、可靠性驗證等。從20世紀80年代開始，美國、日本等國家在設計港口裝卸機械的時候逐漸引入了可靠性設計理論和方法，目前我國有很多的大企業都制定了可靠性的內控標準，而我國對產品可靠性的研究主要有可靠性試驗、可靠性指標評估和失散分析等。

三、有限元分析設計方法

通過使用變分原理來對數學物理問題進行計算的一種方法就是有限元法，此方法在計算機的發展下得到了廣泛的應用。傳統的設計方法在計算方面具有很大的局限性，只能簡化進行粗略的分析，關于載荷工況只有有限的幾種，不能進行有效的組合，且通常只能用來分析靜力。而有限元法則擁有較多的優點，可以對其進行整體、動態、線性或者非線性的分析，可以有效分析復雜結構或者多自由度系統。有限元法可以有針對性的分析計算港口機械實際使用的結構邊界條件，為之后的設計提供理論和數據支持，并且擁有豐富的動態圖形顯示功能。有限元法非常適合用于大型港口機械以及特殊、關鍵零部件的設計計算和局部應力分析。

四、工業藝術造型設計方法

大眾對美的需要不斷提高，因此大眾對港口機械產品的外形、質量和舒適程度的要求越來越高。由工程技術和美學藝術結合在一起的新型學科就是工業藝術造型設計。在設計產品造型的過程中，除了要考慮產品外觀形象還要考慮產品的功能、結構、生產工藝材料等，有效結合起來工程技術和美學藝術，對產品的款式進行美化和塑造。在設計港口裝卸機械的時候要綜合考慮產品的強度、剛度、以及穩定性，由于任何產品都是人來掌控和使用的，所以也要考慮產品所附帶的生理學、心理學、衛生學，將港口機械作為一種“人機系統”。經過大量實踐可以明確，大方、美觀的外形設計可以讓使用者心情愉悅，可以降低操作失誤，提升工作的效率。所設計的產品造型不是簡單的完工之后進行美化而是在設計制造過程中對其進行美化，滲透在產品設計和制造的全過程。

結語

綜上所述，港口裝卸機槭設備的設計制造經歷了漫長的過程，并隨著時代的發展而逐步完善和改觀，而隨著科學技術的進步以及信息化的發展，我國的電子計算機技術和系統工程得到了廣泛的應用，也促進了各個學科以及各個領域之間技術的結合，在這種大環境下，也促使了港口裝卸機械設計邁入了信息化、智能化、高技術的新階段。

參考文獻：

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作者簡介：

姓名：何海豐出生年月：1989.07.16性別：男民族：漢籍貫：江蘇省連云港市當前職務：工具隊技術員學歷：本科研究方向：設備制造及管理