淺析我國機械設計技術發展情況和設計中的安全隱患

廖江瀟 陳又靜

近年來，隨著機械制造工藝的進步，我國安全生產理念也在不斷地發展，人們的安全生產觀念普遍有所增強，對安全生產的認識也更加深入，因此設備和產品的安全與否成為了如今人們關注的重點。尤其是當下國家發展步入新常態時期，更要把安全提到前所未有的高度。本文介紹了我國機械設計技術的發展狀況，對機械設計中可能存在的安全隱患進行了深入的剖析，并就如何避免機械設計中的安全隱患提出了一些探討。

一、序言

目前，作為我國國民經濟的主導產業，機械制造業仍然是我國經濟增長的主要支撐;作為經濟社會發展的重要依托，機械制造業是我國城鎮就業的主要渠道和國際競爭力的集中體現。隨著經濟的發展，企業的數量不斷增加，企業的規模不斷的擴大，所使用到的機械設備也越來越多。但是，由于整體機械設計技術相對落后，導致設備和產品在設計階段就存在安全隱患，進而在使用中引發生產安全事故。因此，研究出機械設計中存在的安全隱患，并在設計階段從根本上消除安全隱患，不論是對于從業人員的生命財產安全考慮，抑或是從經濟長遠發展的角度考慮都是極其必要的。

二、機械設計技術發展現狀

自人類踏入工業文明以來，機械制造業就成為了推動人類社會進步的最大動力。現如今，人類的生產生活更是離不開機械設備。長期以來，機械制造業在我國的經濟發展中占據著主導地位，特別是近年來，在飛機、汽車等行業我國均取得了令人矚目的成就，但整體來看，我國的機械制造業大部分依然沒有在世界上取得領先地位。究其原因，還是因為作為機械制造發展前提和基礎的機械設計技術與國外還存在較大差距。

（一）機械設計簡述

機械設計是根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將之轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程，一般來說是一個正向的，即從整體到局部細化。經過不斷的發展，機械設計技術基本形成了常規機械設計技術和現代機械設計技術兩種，但其基本流程類似。首先，應當形成設計構想和完善設計策略;其次，形成大體概念后再根據工況進行強度分析進而選定合適的材質;最后，根據要求確定整體結構設計方案，這就是機械設計的基本流程和內容。

（二）我國機械設計技術發展中的問題

改革開放以來，我國的經濟飛速發展，但是我國的機械設計技術卻并沒有突破性的提高，這是因為，我國的機械設計技術的發展一直受到下面二者的影響和制約。1.產品結構影響機械設計技術的發展。在人口紅利的帶動下，我國的勞動密集型產業眾多，且均以小型機械或低端制造業為主，影響了高精尖機械設計技術的研發。2.研究和投入的不足制約了機械設計技術的發展。我國企業一味追求短平快的盈利模式，導致資金和人才過多的流入了虛擬經濟領域內，而技術的發展進步往往取決于研究和投入，研發動力的缺失嚴重拖慢了我國機械設計技術發展的步伐！

三、機械設計中的隱患分析

十九大以來，黨和國家強調要將發展的著力點放在實體經濟上，要建立國際競爭力不斷增強、產品和服務的質量不斷提高、產業結構持續優化、綠色低碳和節約高效的現代化經濟體系。對實體經濟的重視和產品的質量與安全被提到了前所未有的高度，下面筆者就機械設計中常見的問題與安全隱患進行分析。

（一）結構與材料隱患

機械設備的結構與材料是一臺機械設備質量和安全的決定性因素。不同的結構設計和材料選擇會導致加工難度和精度的不同。不合理的結構設計導致加工難度過大或精度要求過高往往使得產品本身存在致命缺陷，與建筑領域不同，比薩斜塔可以成為奇觀，但若出現在機械設備上導致的將是無情的事故。而不合理的材料選擇會導致機械設備的質量、性能、參數不達標。最可怕的是使用過程中，因為材料達不到強度極限而出現的機械傷害事故屢見不鮮。

（二）工藝設計隱患

在機械設計中，因為產品的不同，會采取不同的加工工藝。其中不少是具有較高風險性的，尤其是一些需要使用或會產生危險化學品的特殊加工工藝，例如電鍍、電解等工藝在生產中往往會伴隨可燃性氣體的產生，若在工藝設計中沒有設置妥善的防護手段，一旦電氣設備出現短路極易引發火災、爆炸事故。隨著我國機械加工業向著重型化和復雜化發展，因為工藝設計本身的不安全性導致的事故頻發。

（三）質量控制隱患

質量控制隱患一般出現在產品精加工的精度控制上，精度是產品質量最直接的體現，但更高的精度必然帶來更高的成本。因此，在實際生產過程中為了節約成本，往往會出現在設計中降低精度要求的情況。特別是在一些大型軸、軸承等零件的加工上，由于本身質量和體積較大，因為加工精度的不足常出現連接過緊過度摩擦提前到達材料屈服極限使零件報廢。又或者因為連接過松，出現污穢物進入設備內部引發故障。

（四）安全設計隱患

機械設備的安全設計，目標應當是能夠為機械設備在運行中發現并排除隱患。其不僅包括了設備的報警、自動啟停、自鎖等主動安全部件，也包括了緊急狀況時的被動防護措施。目前我國的機械制造行業中對于安全設計的考慮還有所欠缺，尤其是一些大型、重型機械設備和高自動化的大型生產流水線，常因為自檢系統的不完善，再加上設備復雜、體積龐大導致人為點檢時有疏漏而留下隱患。又因為各部件或各工區之間缺少聯動的緊急制動裝置，最終導致事故發生。另外，由于設備安裝布置時的不合理引發的安全事故也很常見。

四、如何解決問題與隱患

（一）革新機械安全標準化

所謂機械安全標準化就是一套完善的由法律法規、安全標準以及評分細則三者所組成的體系。傳統的機械安全標準化是在機械設計的各個階段堅持“以人為本”的原則，利用多重防護的方法避免機械設備的不安全因素，本質的提高安全系數。隨著經濟的發展和市場的需求，機械安全標準化已經越發有了向制造和使用階段擴展的趨勢，這點在國際標準中更為明顯。由于國際標準其全面性和先進性，近年來越來越多的國家采用國際標準作為其本國的機械安全標準，更進一步強化和鞏固了其優勢地位。因此不僅是為了提高我國機械行業的安全水平，更是為了搶奪技術競爭的制高點，革新機械安全標準化勢在必行。

（二）發展智能化的設計技術

隨著社會經濟的發展，未來的機械設備必然是人、機械設備、操作環境互相協調三位一體的，而要達到這種狀態就需要將現在的機械設備自動化發展到智能化的層面。與傳統的自動化技術相比，智能化的機械設備不僅更健全可靠，更重要的是其具有更加豐富的功能、更加高效的運轉性能和更少的損耗，可以顯著的提高社會的整體生產力。

（三）充分利用信息化和大數據

當今的社會是一個信息化和大數據的時代，在信息化和大數據的加持下未來的機械設計會向模塊化、并行化發展。個人的力量始終的渺小的，利用大數據進行模塊化、并行化的設計方式不僅可以集思廣益、提高設計效率、降低設計難度，同時也可以有效減少設計中的疏漏與隱患。另一方面在大數據的平臺之下，現在已經出現了設計者與人工智能結合的設計系統，其不僅可以自動分析從而幫助設計者選擇最優方案，還可以突破傳統設計的固有模式探索更多的潛能。

五、結語

機械設計技術是推動國家制造業發展壯大的根本，是衡量一個國家技術實力的硬指標。毋庸置疑目前我國的機械設計技術與發達國家還有不小的差距，但我們發展的前景和動力十分誘人。正如習總書記在十九大報告中提出，中國制造向中國創造轉變;中國速度向中國質量轉變;制造大國向制造強國轉變。在新時代和新形勢下，我國的機械設計水平將跨出歷史性的一步。（作者單位：1江蘇省通州灣江海聯動開發示范區應急管理局;2江蘇大學安全工程專業）